Пример расчета заземления


Расчет защитного заземления произвести самостоятельно сможет только специалист, который знаком с законами электричества и имеет профессиональные навыки в данном ответственном деле. Надеемся, что информация, которая будет представлена ниже, поможет людям, не являющимся в данном вопросе профессионалами, а приведенные примеры вычислений ускорят правильные расчеты. Расчет
Лет 20 назад в жилых домах/квартирах (особенно в сельской местности) никто не делал заземления электрической проводки: строители – электрики подводили в помещение только фазу и ноль. На промышленных объектах такого «безобразия» не было: расчет защитного заземления производился профессионально и в необходимом объеме. На промышленных предприятиях, там, где это было возможно, производили зануление электрического контура. При однофазной проводке для того, чтобы произвести «зануление» необходим третий провод (третья жила в кабеле).

Необходимые сведения для самостоятельного расчета заземления


Фундаментальные требования, которых необходимо придерживаться при изготовлении заземляющих конструкций — это размеры металлических элементов.
В зависимости от применяемого материала (уголка, полосы, арматуры/прутка) минимальные показатели элементов должны быть не меньше:

  • Полоса 12х4 – 4,8 см2;
  • Уголок 4х4;
  • Арматура/пруток – диаметр от 1,0 см;
  • Труба (толщина стенки) – 3,5 мм.

Наименьшие размеры металлических элементов, из которых монтируются заземляющие контуры

  • Длина заземляющего элемента должна быть не менее 1,5 – 2 м.
  • Интервал между металлическими элементами контура берется из соотношения их метража, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.

В зависимости от имеющейся на участке площадки и возможности проведения монтажных работ, заземляющие элементы контура можно устанавливать любым способом: в ряд, или другим методом (треугольником, квадратом и т.п.).
Для точности вычислений необходимо знать удельные показатели сопротивляемости различных видов почвы и водной среды.
Таблица № 1
Показатели (приблизительные) удельных сопротивлений грунтов и воды p, Ом•м


Наименование почвы/водной среды Удельное сопротивление, Ом•м
Песок 700
Супесок 300
Суглинок 100
Глина 40
Почва на приусадебных участках 40
Глина (слой 7-10 м) или гравий 70
Мергель, известняк, крупный песок с валунами 1000-2000
Скальная порода 2000-4000
Чернозём 20
Торф 20
Вода в реках, протекающих по равнинам 10-100
Морская вода 0,2-1

С какой целью необходимо произвести расчет защитного заземления

Расчет заземления производится для того, чтобы определить число металлических элементов, их рабочие характеристики, а также необходимый метраж полосы, которая их соединяет, для качественного производства заземляющего контура.

Пример расчета заземления

Сопротивление растекания тока одного вертикального металлического элемента определяется по формуле:
Формула 1

где – ρэкв — эквивалентное удельное сопротивление почвы, Ом•м; L – длина стержня, м; d – его диаметр, м; Т – интервал от поверхности почвы до середины металлического элемента контура, м.
Когда необходимо установить заземляющий контур в неоднородный грунт (двухслойный), равнозначное удельное сопротивление почвы вычисляется по формуле:


Формула 2

где – Ψ — сезонный климатический коэффициент; ρ1, ρ2 – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя почвы соответственно, Ом•м (таблица 1); Н – толщина верхнего слоя почвы, м; t — заглубление вертикального металлического элемента заземляющей конструкции (наименьшая глубина траншеи) t = 0.7 м.

Сведения о допустимых значениях сопротивления заземляющей конструкции в электрических узлах (агрегатов) до и выше 1000 Вольт


Наибольшие допустимые значения Rз, Ом Характеристика электрических узлов (агрегатов)
Rз < 0,5 Для электрических агрегатов рабочими характеристиками выше 1000 Вольт и расчётным током замыкания на грунт Iз < 500А
Rз = 250 / Iз < 10 Для электрических устройств рабочими характеристиками выше 1000 Вольт и расчётным током замыкания на грунт Iз < 500А
Rз = 125 / Iз < 10 При условии, что заземляющая конструкция является общим для злектрических агрегатов рабочим напряжением до и выше 1000 Вольт и расчётном токе замыкания на грунт Iз < 500
Rз < 2 В электрических устройствах рабочими характеристиками 660/380 Вольт
Rз < 4 В электрических агрегатах рабочими характеристиками 380/220 Вольт
Rз < 8 В электрических агрегатах рабочими характеристиками 220/127 Вольт

Расчет зануления

Данные математические действия производятся для того, чтобы определить сечение нулевого провода, при котором 100% произойдет срабатывание максимальной токовой защиты. Предохранитель определяется рабочими характеристиками подключенной электроустановки (потребителя).

electry.ru

Строить или не строить?

В уже изрядно забытую пору скудного количества бытовых электроприборов владельцы частных домов редко «баловались» устройством заземления. Считалось, что с задачей отведения утечки электричества превосходно справятся естественные заземлители, такие как:

  • стальные или чугунные трубопроводы, если вокруг них не уложена изоляция, т.е. имеется непосредственный плотный контакт с почвой;
  • стальная обсадка водяной скважины;
  • металлические опоры оград, фонарей;
  • свинцовая оплетка подземных кабельных сетей;
  • арматура фундаментов, колонн, ферм, заглубленных ниже горизонта сезонного промерзания.

Обратите внимание, что алюминиевая оболочка подземных кабельных коммуникаций не может использоваться в качестве элемента заземления, т.к. покрыта антикоррозионным слоем. Защитное покрытие препятствует рассеиванию тока в грунте.

Устройство и расчет заземления

Оптимальным естественным заземлителем признан стальной водопровод, проложенный без изоляции. Благодаря значительной протяженности минимизируется сопротивление току растекания. К тому же наружный водопровод укладывают ниже отметки уровня сезонного промерзания. Значит, на параметры сопротивления не будут влиять морозы и засушливая летняя погода. В эти периоды уменьшается влажность грунта, и, как следствие, увеличивается сопротивление.

Стальной каркас подземных железобетонных конструкций может служить элементом системы заземления, если:

  • с глинистым, суглинистым, супесчаным и влажным песчаным грунтом контактирует достаточная по нормам ПУЭ площадь;
  • в период сооружения фундамента арматура в двух или более местах была выведена на дневную поверхность;
  • стальные элементы данного естественного заземления были соединены между собой сваркой, а не проволочной связкой;
  • сопротивление арматуры, играющей роль электродов, рассчитано согласно требованиям ПУЭ;
  • установлена электрическая связь с заземляющей шиной.

Без соблюдения перечисленных условий подземные ж/б сооружения не смогут выполнить функцию надежного заземления.

Расчеты для выбора схемы заземления

Из всего набора вышеперечисленных естественных заземлителей расчетам подлежат только подземные ж/б конструкции. Точно вычислить сопротивление растеканию тока трубопроводов, металлической брони и каналов подземных силовых сетей не представляется возможным. Особенно если их прокладка осуществлялась пару десятилетий назад, и поверхность существенно изъедена коррозией.

Эффективность естественных заземлителей определяется путем банальных измерений, для производства чего нужно вызвать сотрудника местной энергослужбы. Показания его прибора подскажут, нужен или нет владельцу загородной собственности повторный заземляющий контур в качестве дополнения к существующим мерам заземления, выполненным компанией-поставщиком электроэнергии.

Уравнивание потенциалов - дополнение к защитному заземлению


При наличии на участке естественных заземлителей с соответствующими нормам ПУЭ значениями сопротивления, устраивать защитное заземление нецелесообразно. Т.е. если прибор «агента» энергоуправления показал меньше 4 Ом, организацию контура заземления можно отложить «на потом». Однако лучше перестраховаться и предупредить вероятные риски, для чего и сооружается искусственное заземляющее устройство.

Расчеты для устройства искусственного заземления

Нужно признаться, что досконально рассчитать устройство заземления сложно, практически невозможно. Даже в среде профессиональных электриков практикуется метод приблизительного подбора количества электродов и расстояний между ними. Слишком много природных факторов влияет на результат работы. Уровень влажности нестабилен, зачастую доподлинно не исследована фактическая плотность и удельное сопротивление грунта и т.д. Из-за чего в конечном итоге сопротивление устроенного контура или единичного заземлителя отличается от расчетного значения.

Эту разницу выявляют посредством тех же измерений и корректируют путем установки дополнительных электродов или путем наращивания длины единичного стержня. Однако от предварительных расчетов отказываться не стоит, потому что они помогут:

  • исключить или сократить дополнительные затраты на приобретение материала и рытье ответвлений траншей;
  • выбрать оптимальную конфигурацию системы заземления;
  • составить план действий.

Для облегчения непростых и довольно запутанных расчетов разработано несколько программ, но для того чтобы грамотно ими воспользоваться пригодятся знания о принципе и порядке вычислений.

Автоматизированный расчет заземления

Составляющие защитной системы

Система защитного заземления представляет собой комплекс заглубленных в грунт электродов, соединенных электрической связью с заземляющей шиной. Основными ее составляющими являются:

  • один или несколько металлических стержней, передающих ток растекания земле. Чаще всего в качестве их применяются вертикально забитые в грунт отрезки длинномерного металлопроката: трубы, равнополочного уголка, круглой стали. Реже функцию электродов выполняют горизонтально зарытые в траншею трубы или листовая сталь;
  • металлическая связь, соединяющая группу заземлителей в функциональную систему. Зачастую это горизонтально расположенный заземляющий проводник из полосы, уголка или прутка. Его приваривают к верхушкам заглубленных в грунт электродов;
  • проводник, соединяющий расположенное в земле заземляющее устройство с шиной, а через нее с защищаемой техникой.

Две последних составляющих носят общее название – «заземляющий проводник» и, по сути, выполняют одну и ту же функцию. Разница заключается в том, что металлическая связь между электродами расположена в земле, а проводник, подключающий заземление к шине, находится на дневной поверхности. Отсюда разные требования к материалам и коррозионной устойчивости, а также разброс в их стоимости.

Схема и расчет для устройства защитного заземления

Принципы и правила вычислений

Совокупность электродов и проводников, именуемая заземлением, устанавливается в грунт, который является непосредственным компонентом системы. Потому в расчетах его характеристики принимают непосредственное участие наравне с подбором длины элементов искусственного заземления.

Алгоритм расчетов прост. Производятся они согласно имеющимся в ПУЭ формулам, в которых есть переменные единицы, зависящие от решения самостоятельного мастера, и постоянные табличные значения. Например, приблизительная величина сопротивления грунта.

Определение оптимального контура

Грамотный расчет защитного заземления начинается с выбора контура, который может повторять любую из геометрических фигур или обычную линию. Выбор этот зависит формы и размеров площадки, имеющейся в распоряжении мастера. Удобней и проще соорудить линейную систему, потому что для установки электродов потребуется вырыть только одну прямую траншею. Но расположенные в один ряд электроды будут экранировать, что неизбежно отразиться на токе растекания. Потому при расчетах линейного заземления в формулы вводится поправочный коэффициент.


Самой востребованной схемой для самостоятельного сооружения защитного заземления признают треугольник. Расположенные в вершинах его электроды при достаточном удалении друг от друга не мешают принятому каждым из них току свободно рассеиваться в земле. Трех металлических стержней для устройства защиты частного дома считают вполне достаточным количеством. Главное их правильно расположить: забить в грунт металлические стержни нужной длины на эффективном для работы расстоянии.

Расстояния между вертикальными электродами должны быть равными, независимо от конфигурации системы заземления. Расстояние между двумя соседними стержнями не должно быть равно их длине.

Специфика расчета заземления линейного типа

Выбор и расчет параметров электродов и проводников

Основными рабочими элементами защитного заземления являются вертикальные электроды, потому что рассеивать утечки тока придется именно им. Длина металлических стержней интересна, как с точки зрения эффективности защитной системы, так и с точки зрения металлоемкости и цены материала. Расстояние между ними определяет длину компонентов металлической связи: опять же расход материала для создания заземляющих проводников.

Обратите внимание, что сопротивление вертикальных заземлителей зависит преимущественно от их длины. Поперечные размеры несущественно влияют на эффективность. Однако величина сечения нормируется ПУЭ ввиду необходимости создать износостойкую защитную систему, элементы которой не менее 5-10 лет будут постепенно разрушаться коррозией.

Выбираем оптимальные параметры, учитывая, что лишние расходы нам вовсе не к чему. Не забываем, что чем больше метров металлопроката мы загоним в землю, тем больше пользы мы получим от контура. Метры «набрать» можно либо увеличивая длину стержней, либо увеличивая их количество. Дилемма: установка многократных заземлителей заставит изрядно потрудиться на поприще землекопа, а забивание длинных электродов кувалдой вручную превратит в крепкого молотобойца.

Что лучше: численность или длина, выберет непосредственный исполнитель, но существуют правила, согласно которым определяется:

  • длина электродов, потому что заглубить их нужно ниже горизонта сезонного промерзания как минимум на полметра. Так нужно, чтобы работоспособность системы не слишком страдала сезонных факторов, а также от засух и дождей;
  • расстояние между вертикальными заземлителями. Оно зависит от конфигурации контура и от длины электродов. Определить его можно по таблицам.

Отрезки металлопроката по 2,5-3 метра забивать кувалдой в землю трудно и неудобно даже с учетом того, что их 70 см будет погружено в заранее вырытую траншею. Рациональной длинной заземлителей считают 2,0м с вариациями вокруг этой цифры. Не забудьте, что длинные отрезки металлопроката нелегко и весьма накладно будет доставить на объект.

Как правильно рассчитать защитное заземление и выбрать оптимальную схему

Грамотно экономим на материале

Уже упоминалось, что от сечения металлопроката мало что зависит, кроме цены материала. Разумней купить материал с наименьшей возможной площадью сечения. Без длительных рассуждений приведем наиболее экономичные и устойчивые к ударам кувалды варианты, это:

  • трубы с внутренним диаметром 32 мм и толщиной стенки 3 и более мм;
  • равнополочный уголок со стороной 50 или 60 мм и толщиной 4-5 мм;
  • круглая сталь с диаметром 12-16 мм.

Для создания подземной металлической связи лучше всего подойдет стальная полоса толщиной 4 мм или 6миллиметровый пруток. Не забываем, что горизонтальные проводники нужно приварить к вершинам электродов, потому к выбранному нами расстоянию между стержнями прибавим еще по 20 см. Надземный участок заземляющего проводника можно сделать из 4миллиметровой стальной полосы шириной 12 мм. Вывести на щиток его можно от ближайшего электрода: так и копать меньше придется, и материал сэкономим.

Как расчитать расход материала для заземления

stroy-banya.com

Пример 1. Расчет заземлителя в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению.

Задание. Рассчитать заземлитель подстанции 6/0,4 кВ.

Исходные данные. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора 6/0,4 кВ с заземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; разме­щена в отдельно стоящем одноэтажном кирпичном здании, размеры которого в плане указаны на рис. 4, а.

Пример расчета заземления

Рис. 4. Схемы для расчета заземлителя подстанции:

а) план подстанции и предварительная схема заземлителя;

б) окончательная схема заземлителя

 

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию Re=15 Ом.

Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна про­тяженность линий 6 кВ – кабельных lк.л = 70 км, воздушных lв.л = 65 км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стерж­невых электродов длиной lВ = 5 м, диаметром d = 12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электро­да – стальной полосы суммарной длиной LГ = 50 м, сечением 4х40 мм, уложенной в землю на глубине t0 = 0,8 м.

Расчетные удельные сопро­тивления земли, полученные в результате измерений на участке, где предполагается сооружение заземлителя, и расчета, равны: для вертикального электрода длиной 5 м ρрасч = 120 Ом·м; для горизонтального длиной 50 м ρрасч =176 Ом·м.

Решение. Расчетный ток замыкания на землю на сто­роне б кВ определяем по приближенной формуле (1):

Пример расчета заземления

Требуемое сопротивление растеканию заземли­теля, который принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ, согласно требованиям ПУЭ (п.1.3 [3])

RЗ = 125/Iз = 125/43 =2,9 Ом.

Требуемое сопротивление искусственного за­землителя согласно (9)

RИ = Пример расчета заземления =15 · 2,9 /(15 – 2,9) = 3,бОм.

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по пе­риметру подстанции. Предварительную схему эаземлителя наносим на план подстанции с ее основными размерами (рис. 4, а). При этом вертикальные электроды размещаем на расстоянии а = 5 м один от другого.

Уточняем параметры заэемлителя путем поверочного расчета. Из предварительной схемы видно, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода LГ = 50 м, а ко­личество вертикальных электродов п = 10 шт.

Определяем расчетные сопротивления растеканию электродов – вертикального RВ и горизонтального RГ по формулам, приведенным в табл. 3.1, пп. 4 и 6 [2]:

Пример расчета заземления Пример расчета заземления

Имея в виду, что принятый нами заземлитель контурный и что п = 10 шт., а отношение а/lВ = 5/5 = 1, определяем по табл. 3.2 и 3.3 [2] коэффициенты использования электродов заземлителя – верти­кальных ηВ = 0,56, горизонтального ηГ = 0,34.

Теперь по (12) находим сопротивление растеканию принятого на­ми группового заземлителя

Пример расчета заземления .

Это сопротивление оказывается больше, чем требуемое RИ =3,6 Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов до 13 шт. Затем вновь по табл. 3.2 и 3.3 находим коэффициенты использования ηВ и ηГ , принимая от­ношение a/lВ единице, и вычисляем R.

В этом случае ηВ = 0,53 и ηГ = 0,31, а сопротивление заземлителя растеканию тока по (3.64)

Пример расчета заземления .

Это сопротивление меньше требуемого, но так как разница между ними невелика 0,27 Ом и она повышает условия безопасности, при­нимаем этот результат как окончательный.

Вывод: проектируемый заземлитель – контурный, состоит из 13 вертикальных стержневых электродов длиной 5 м и диаметром 12 мм и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 70 м, се­чением 4х40 мм, заглубленных в землю на 0,8 м (рис. 4, 6).

Пример 2. Расчет заземлителя в двухслойной земле методом наведенных потенциалов по допустимому сопротивлению.

Задание. Рассчитать заземлитель подстанции 110/35/6 кВ.

Исходные данные:

– подстанция понижающая, имеет два транс­форматора 110/35/6 кВ с заземленной нейтралью со сто­роны 110 кВ; для питания собственных нужд имеется трансформатор 6/0,4 кВ с заземленной нейтралью со стороны низшего напряже­ния; распределительные устройства 110 и 35 кВ открытого типа, 6 кВ – закрытого (рис. 3, а).

– территория подстанции занимает площадь S = 6300 м2;

– заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4х40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной IВ = 5 м, диаметром d = 12 мм; глубина заложения электродов в землю t = 0,8 м;

– расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли ρ1 = 230 Ом·м, ρ2 =80 Ом·м; мощность верхнего слоя земли h1 = 2,8 м;

– в качестве естественного заземлителя предполагается использо­вать систему трос – опоры двух подходящих к подстанции воздушных линий электропередачи 110 кВ на металлических опорах с длиной про­лета l = 250 м; каждая линия имеет один стальной грозозащитный трос сечением s = 50 мм2; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры rоп = 12 Ом; число опор с тро­сом на каждой линии больше 20; данные измерений сопротивления си­стемы трос – опоры отсутствуют;

– расчетный ток замыкания на землю на стороне 110 кВ соста­вляет 5 кА, на стороне 35 кВ – 40 А, на стороне 6 кВ – 30 А.

Решение. Сопротивление заземлителя растеканию тока Rе , согласно требованиям ПУЭ должно быть не более 0,5 Ом (п.1.3 [3]).

Сопротивление естественного заземлителя для двух линий Rе определяем по (10) и (11):

Rе = Пример расчета заземления .

Требуемое сопротивление искусственного за­землителя RИ получим из (9) с учетом того, что RЗ, = 0,5 Ом и Rе = 1,5 Ом:

RИ = Пример расчета заземления

Составляем предварительную схему заземлителя и наносим ее на план подстанции, приняв контурный (распределенный) тип заземлителя в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной lВ = 5 м) электродов. При этом руководствуемся указаниями п. 5. Вертикальные электроды разме­щаем по периметру заземлителя (рис. 3, а).

По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: IГ = 1310 м; п = 32 шт.

Составляем расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 6300 м2. Длина одной стороны ее бу­дет Пример расчета заземления = 80 м (рис. 3, б).

Количество ячеек по одной стороне модели

Пример расчета заземления

Принимаем т = 7.

Уточняем суммарную длину горизонтальных электродов по (17):

Пример расчета заземления = 2(7 +1) · 80 =1280 м.

Длина стороны ячейки в модели (18)

Пример расчета заземления =80/7= 11,4 м.

Расстояние между вертикальными электродами согласно (19)

Пример расчета заземления =4 · 80/32=10 м.

Суммарная длина вертикальных электродов по (16)

LГ = п lВ =32 ·5 =160 м.

Относительная глубина погружения в землю верти­кальных электродов по (20)

Пример расчета заземления = (5 + 0,8) /80 = 0,0725.

Относительная длина по (21)

lотн = (h1 – tВ) / lВ = (2,8 – 0,8) /5 = 0,4.

Расчетное эквивалентное удельное сопротив­ление грунта рЭ определяем по (22). Предваритель­но находим значения р12 и k:

р12 =230/80 = 2,87.

Поскольку при Пример расчета заземления значение k находим по (23):

Пример расчета заземления = 0,43 · 0,4 + 0,272 Пример расчета заземления = 0,294.

Теперь определяем рЭ по (22):

Пример расчета заземления .

Находим значение Р:

In Р = 0,294 In 2,87 = 0,31; Р = 1,36 .

Следовательно, рЭ= 80 · 1,36 =108Ом·м.

Вычисляем расчетное сопротивление R рассматри­ваемого искусственного заземлителя по (13). Предварительно нахо­дим коэффициент А по (14), поскольку 0 ≤ tотн ≤ 0,1

А = 0,444 – 0,84 tотн = 0,444 – 0,84·0,0725 = 0,4.

Тогда

Пример расчета заземления .

Это значение R практически совпадает с требующимся сопротив­лением искусственного заземлителя 0,75 Ом; некоторая разница до­пустима, тем более что в данном случае она повышает условия безопасности.

Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя)

RЗ = RRе /(R + Rе) = 0,62 · 1,5 /(0,62 + 1,5) = 0,44Ом.

Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период

φЗУ = I ЗR З = 5000·0,44=2200 В.

Этот потенциал допустим, так как он меньше 10 кВ.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых элек­тродов сечением 4х40 мм общей длиной не менее 1280 м и верти­кальных стержневых в количестве не менее 32 шт. диаметром 12мм,длиной по 5 м, размещенных по периметру заземлителя по возможно­сти равномерно, т. е. на одинаковом расстоянии один от другого; глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При этих условиях сопротивление RИ искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,62Ом, а сопротивление заземлителя подстанции в целом RЗ т. е. общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей, будет не более 0,5 Ом.

 

helpiks.org

Исходные данные для расчета заземления

1. Основные условия, которых необходимо придерживаться при сооружении заземляющих устройств это размеры заземлителей.

1.1. В зависимости от используемого материала (уголок, полоса, круглая сталь) минимальные размеры заземлителей должны быть не меньше:

  • а) полоса 12х4 – 48 мм2;
  • б) уголок 4х4;
  • в) круглая сталь – 10 мм2;
  • г) стальная труба (толщина стенки) – 3.5 мм.

Минимальные размеры арматуры применяемые для монтажа заземляющих устройств

размер арматуры для расчета заземления

1.2. Длина заземляющего стержня должна быть не меньше 1.5 – 2 м.

одиночный заземлитель при расчете заземления

1.3. Расстояния между заземляющими стержнями берется из соотношения их длины, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.

rasstojanie

В зависимости от позволяющей площади и удобства монтажа заземляющие стрежни можно размещать в ряд, либо в виде какой ни будь фигуры (треугольник, квадрат и т.п.).

Цель расчета защитного заземления.

Основной целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.

Пример расчета заземления

Сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня):

расчет заземления

где – ρэкв — эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м; L – длина стержня, м; d – его диаметр, м; Т – расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

В случае установки заземляющего устройства в неоднородный грунт (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:

furmula-2

где – Ψ — сезонный климатический коэффициент (таблица 2); ρ1, ρ2 – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м (таблица 1); Н – толщина верхнего слоя грунта, м; t — заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Удельное сопротивление грунта Таблица 1
Грунт Удельное сопротивление грунта, Ом·м
Торф 20
Почва (чернозем и др.) 50
Глина 60
Супесь 150
Песок при грунтовых водах до 5 м 500
Песок при грунтовых водах глубже 5 м 1000

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

furmula-3

Монтаж и установку заземления необходимо производить таким образом, чтобы заземляющий стержень пронизывал верхний слой грунта полностью и частично нижний.

Значение сезонного климатического коэффициента сопротивления грунта Таблица 2
Тип заземляющих электродов Климатическая зона
I II III IV
Стержневой (вертикальный) 1.8 ÷ 2 1.5 ÷ 1.8 1.4 ÷ 1.6 1.2 ÷ 1.4
Полосовой (горизонтальный) 4.5 ÷ 7 3.5 ÷ 4.5 2 ÷ 2.5 1.5
  Климатические признаки зон
Средняя многолетняя низшая температура (январь) от -20+15 от -14+10 от -10 до 0 от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль) от +16 до +18 от +18 до +22 от +22 до +24 от +24 до +26

Количество стержней заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле:

furmula-4

Rн — нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, определяется исходя из правил ПТЭЭП (Таблица 3).

Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (ПТЭЭП) Таблица 3
Характеристика электроустановки Удельное сопротивление грунта ρ, Ом·м Сопротивление Заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель к которому присоединяется нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:    
660/380 до 100 15
свыше 100 0.5·ρ
380/220 до 100 30
свыше 100 0.3·ρ
220/127 до 100 60
свыше 100 0.6·ρ

Как видно из таблицы нормируемое сопротивления для нашего случая должно быть не больше 30 Ом. Поэтому Rн принимается равным Rн = 30 Ом.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

расчет защитного заземления

Lг, b – длина и ширина заземлителя; Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя; ηг – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 4).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

furmula-6 — в ряд; furmula-9— по контуру.

а – расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

расчет заземления пример

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

расчет контура заземления

ηв – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица 4).

коэффициент использования заземлителей для расчета заземления

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего.

Расчет заземления по указанным выше формулам можно автоматизировать воспользовавшись для расчета специальной программой «Электрик v.6.6», скачать ее можно в интернете бесплатно.

electricvdome.ru

Естественное заземление

Во времена, когда перечень электробытовой техники в жилище ограничивался одним телевизором, холодильником и стиральной машиной, заземляющие устройства использовались редко. Защита от утечки тока возлагалась на естественные заземлители, такие как:

  • неизолированные металлические трубы;
  • обсадка водяных скважин;
  • элементы металлических заборов, уличные фонари;
  • оплетка кабельных сетей;
  • стальные элементы фундаментов, колонн.

Использование обсадной скважины в качестве естественного заземлителя

Лучший вариант естественного заземления — водопроводная магистраль из стали. За счет своей большой длины водопроводы сводят к минимуму сопротивление току растекания. Эффективность водопроводов достигается еще и благодаря их прокладке ниже уровня сезонного промерзания, а потому на их защитные качества не влияют ни жара, ни холод.

Металлические элементы подземных железобетонных изделий подходят для заземлительной системы, если соответствуют следующим требованиям:

  • имеется достаточный (по нормам Правил устройства электроустановок) контакт с глинистой, супесчаной или влажной песчаной основой;
  • при строительстве фундамента арматура на двух или более участках была выведена наружу;
  • металлические элементы имеют сварные соединения;
  • сопротивление арматуры соответствует регламенту ПУЭ;
  • имеется электросвязь с шиной заземления.

Обратите внимание! Из всего перечня указанных выше естественных заземлений рассчитываются только подземные железобетонные конструкции.

Эффективность функционирования естественного заземления устанавливается на основе измерений, проведенных уполномоченным лицом (представителем Энергонадзора). На основе проведенных замеров специалист даст рекомендации относительно необходимости установки дополнительного контура к естественному контуру заземления. Если естественная защита отвечает требованиям нормативов, Правила устройства электроустановки указывают на нецелесообразность дополнительного заземления.

Железобетонный фундамент в качестве естественного заземлителя

Расчеты для устройства искусственного заземления

Абсолютно точный расчет заземления произвести практически невозможно. Даже профессиональные проектировщики оперируют приблизительным количеством электродов и дистанциями между ними.

Причина сложности расчетов состоит в большом количестве внешних факторов, каждый из которых оказывает существенное влияние на систему. К примеру, нельзя предсказать точный уровень влажности, не всегда известна фактическая плотность грунта, его удельное сопротивление и так далее. В связи с неполной определенностью вводных данных итоговое сопротивление организованного контура заземления в конечном счете отличается от базового значения.

Разницу в проектируемых и реальных показателях нивелируют за счет монтажа дополнительных электродов или путем увеличения длины стержней. Тем не менее, предварительные расчеты важны, так как позволяют:

  • отказаться от лишних трат (или хотя бы уменьшить их) на покупку материалов, на земляные работы;
  • подобрать наиболее подходящую конфигурацию заземлительной системы;
  • выбрать правильный план действий.

Расчет контура заземления для защиты электрооборудования

Для облегчения расчетов существует разнообразное программное обеспечение. Однако чтобы разобраться в их работе, необходимы определенные познания о принципах и характере вычислений.

Компоненты защиты

Защитное заземление включает электроды, установленные в землю и соединенные электросвязью с заземляющей шиной.

В системе имеются такие элементы:

  1. Металлические стержни. Один или несколько металлических стержней направляют ток растекания в грунт. Обычно в качестве электродов используют отрезки длинномерного металла (трубы, уголок, круглые металлические изделия). В некоторых случаях используется листовая сталь.
  2. Металлический проводник, объединяющий несколько заземлителей в единую систему. Обычно в этом качестве используют установленный по горизонтали проводник в виде уголка, прута или полосы. Металлическую связь приваривают к концам закопанных в землю электродов.
  3. Проводник, соединяющий находящийся в грунте заземлитель с шиной, которая имеет связь с защищаемым оборудованием.

Два последних элемента называются одинаково — заземляющий проводник. Оба элемента выполняют идентичную функцию. Различие кроется в том, что металлосвязь находится в грунте, а проводник подключения заземления к шине располагается на поверхности. В связи с этим к проводникам предъявляются неодинаковые требования по устойчивости к коррозии.

Устройство треугольного контура заземления

Принципы и правила вычислений

Грунт — один из составляющих элементов системы заземления. Его параметры имеют важное значение и участвуют в расчетах так же, как и длина металлических деталей.

При проведении расчетов используют формулы, указанные в Правилах устройства электроустановок. Применяются переменные данные, собираемые установщиком системы, и постоянные параметры (есть в таблицах). К постоянным данным относится, например, сопротивление грунта.

Определение подходящего контура

Прежде всего необходимо выбрать форму контура. Конструкция обычно выполняется в виде определенной геометрической фигуры или простой линии. Выбор конкретной конфигурации зависит от размеров и формы участка.

Проще всего реализовать линейную схему, так как для монтажа электродов понадобится выкопать лишь одну прямую траншею. Однако установленные в линию электроды станут экранировать, что ухудшит положение с током растекания. В связи с этим при расчетах линейного заземления применяется поправочный коэффициент.

Наиболее распространенной схемой для создания защитного заземления выступает треугольная форма контура. По вершинам геометрической фигуры устанавливают электроды. Металлические штыри должны быть достаточно отдалены друг от друга, чтобы не препятствовать рассеиванию поступающих в них токов. Для обустройства защитной системы частного дома считается достаточным три электрода. Для организации эффективной защиты необходимо еще и правильно подобрать длину стержней.

Выбор схемы заземляющего контура

Расчет параметров проводников

Длина металлических стержней важна, поскольку влияет на эффективность системы защиты. Имеет значение и длина элементов металлосвязи. Кроме того, от длины металлических деталей зависят расход материала и общие затраты на обустройство заземления.

Сопротивление вертикальных электродов определяется их длиной. Другой параметр — поперечные размеры — не влияет существенным образом на качество защиты. И все же сечение проводников регулируется Правилами устройства электроустановок, так как данная характеристика важна с точки зрения устойчивости к коррозии (электроды должны служить 5 – 10 лет).

При соблюдении прочих условий существует правило: чем больше металлических изделий участвует в схеме, тем выше безопасность контура. Работы по организации заземления довольно трудоемкие: чем больше заземлителей, тем больше земляных работ, чем длиннее стержни, тем глубже их нужно забивать.

Расчет количества вертикальных заземлителей

Что выбрать: количество электродов или их длину — решать организатору работ. Однако на этот счет есть определенные правила:

  1. Стержни необходимо устанавливать ниже горизонта сезонного промерзания по крайней мере на 50 сантиметров. Это позволит отстранить сезонные факторы от влияния на эффективность системы.
  2. Дистанция между вертикально установленными заземлителями. Расстояние определяется конфигурацией контура и длиной стержней. Для выбора правильной дистанции нужно воспользоваться соответствующей справочной таблицей.

Нарезанный металлопрокат вбивают в грунт на 2,5 – 3 метра при помощи кувалды. Это довольно трудоемкая задача, даже если учесть, что из указанной величины нужно вычесть примерно 70 сантиметров глубины траншеи.

Экономное расходование материала

Выбор оптимальной схемы заземлителя

Так как сечение металла — не самый важный параметр, рекомендуется приобретать материал с наименьшей площадью сечения. Однако при этом нужно оставаться в пределах минимально рекомендуемых значений. Наиболее экономичные (но способные выдержать удары кувалды) варианты металлоизделий:

  • трубы диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок от 3 миллиметров;
  • уголок равнополочный (сторона — 50 или 60 миллиметров, толщина — 4 или 5 миллиметров);
  • круглая сталь (диаметр от 12 до 16 миллиметров).

В качестве металлосвязи оптимальным выбором станет полоса из стали толщиной 4 миллиметра. В качестве альтернативы подойдет 6-миллиметровый стальной прут.

Обратите внимание! Горизонтальные стержни приваривают к вершинам электродов. Поэтому к расчетной дистанции между электродами следует добавить еще 18 – 23 сантиметра.

Наружный участок заземления можно изготовить из 4-миллиметровой полосы (ширина — 12 миллиметров).

Экономичный вариант устройства заземляющего контура

Формулы для расчетов

Далее расскажем о том, как рассчитать заземление по формулам, и приведем пример расчетов. Выбираем формулу, исходя из типа заземлителей.

Формула для расчета сопротивления системы заземления току растекания

Подойдет универсальная формула, с помощью которой рассчитывают сопротивление вертикального электрода.

Формула расчета вертикального заземлителя

При проведении вычислений не обойтись без справочных таблиц, где указаны примерные значения. Данные параметры определяются составом грунта, его средней плотностью, способностью задерживать воду, климатическим поясом.

Устанавливаем нужное количество стержней, не принимая во внимание показатель сопротивления горизонтального проводника.

Формула для расчета числа вертикальных электродов

Вычисляем данные по горизонтальной части заземлительной системы.

Вычисление параметров заземляющего проводника

Определяем уровень сопротивления вертикального стержня на основе показателя сопротивления заземлителя горизонтального типа.

Определение уровня сопротивления вертикального электрода

На основании полученных результатов приобретаем нужное количество материала и планируем начало работ по созданию системы заземления.

Заключение

Поскольку самое высокое сопротивление грунта отмечается в сухое и морозное время, организацию заземлительной системы лучше всего запланировать именно на этот период. В среднем сооружение заземления занимает 1 – 3 рабочих дня.

До засыпки траншеи землей следует проверить работоспособность заземлительных устройств. Оптимальная среда для проверки должна быть как можно более сухой, в почве не должно быть много влаги. Поскольку зимы не всегда бывают бесснежными, проще всего заняться строительством системы заземления в летний период.

220.guru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Брянский государственный

технический университет

Кафедра: “БЖД”

Расчетно-графическая работа №1

“Расчёт заземления”

Вариант №4

Студент гр. 03-В

Козин В.А.

Преподаватель

Зайцева Е.М.

Брянск 2007

Содержание

Введение

Приложение

Введение

Для защиты работающих от опасности поражения электрическим током при переходе напряжения на металлические нетоковедущие части (например, при коротком замыкании), нормально не находящиеся под напряжением, применяют защитное заземление. Защитное заземление -преднамеренное соединение нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут случайно оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.

Защитное заземление представляет собой систему металлических заземлителей, помещенных в землю и электрически соединенных специальными проводами с металлическими частями электрооборудования, нормально не находящимися под напряжением.

Защитное заземление эффективно защищает человека от опасности поражения электрическим током в сетях напряжения до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В — с любым режимом нейтрали.

Заземление устроено в соответствии с требованиями ПУЭ, СНиП-Ш-33-76 и инструкции по устройству сетей заземления и зануления в электроустановках (СН 102-76).

Заземление следует выполнять:

а)при напряжениях переменного тока 380 В и выше и постоянного
тока 440 В и выше во всех электроустановках;

б)при напряжениях переменного тока выше 42 В и постоянного тока выше 110 В только в электроустановках, размещенных в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных, а также в наружных установках;

в)при любом напряжении переменного тока и постоянного тока во
взрывоопасных установках;

Заземлители могут быть использованы как естественные, так и искусственные. Причём, если естественные заземлители имеют сопротивление растеканию, удовлетворяющие требованиям ПУЭ, то устройство искусственным заземлителями не требуется.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

а) проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;

б) обсадные трубы, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землёй;

в) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле и т.д.

В качестве искусственных заземлителей чаще всего применяют угловую сталь 60×60 мм, стальные трубы диаметром 35-60 мм и стальные шины сечением не менее 100 мм2 .

Стержни длиной 2,5…3м погружаются (забиваются) в грунт вертикально в специально подготовленной траншее (рис.1 ).

Пример расчета заземления

Вертикальные заземлители соединяются стальной полосой, которая приваривается к каждому заземлителю.

По расположению заземлителей относительно заземляемого оборудования системы заземления делят на выносное и контурное.

Выносное заземление оборудования показано на рис.2. При выносной системе заземления заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. Поэтому заземленное оборудование находится вне поля растекания тока и человек, касаясь его, окажется под полным напряжением относительно земли

Пример расчета заземления

Выносное заземление защищает только за счёт малого сопротивления грунта.

Пример расчета заземления

Контурное заземление показано на рис. 3. Заземлители располагаются по контуру заземляемого оборудования на небольшом (несколько метров) расстоянии друг от друга. В данном случае поля растекания заземлителей накладываются, и любая точка поверхности земли внутри контура имеет значительный потенциал. Напряжение прикосновения будет меньше, чем при выносном заземлении.

Пример расчета заземления

Где Пример расчета заземления потенциал земли.

Пример расчета заземления

Защитное заземление предназначено для обеспечения безопасности человека при прикосновении к нетоковедущим частям оборудования, случайно оказавшимся под напряжением, и при воздействии напряжения шага. Эти величины не должны превосходить длительно допустимых.

Пример расчета заземления

В ПУЭ нормируются сопротивления заземления в зависимости от напряжения электроустановок.

В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не выше 4 Ом; если же суммарная мощность источников не превышает 100 кВПример расчета заземленияА, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.

В электроустановках Пример расчета заземления1000 В с током замыкания Пример расчета заземления500 А допускается сопротивление заземления Пример расчета заземления но не более 10 Ом.

Если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В и выше 1000 В, тоПример расчета заземления но не выше нормы электроустановки Пример расчета заземления(4 или 10 Ом). В электроустановках с токами замыкания Пример расчета заземления500 A, Пример расчета заземленияO,5 Ом.

Расчет заземления сводится к определению числа заземлителей и длины соединительной полосы исходя из допустимого сопротивления заземления.

Исходные данные

1. В качестве заземлителя выбираем стальную трубу диаметром Пример расчета заземления, а в качестве соединительного элемента – стальную полосу шириной Пример расчета заземления.

2. Выбираем значение удельного сопротивления грунта соответствующее или близкое по значению удельному сопротивлению грунта в заданном районе размещения проектируемой установки.

3. Определяем значение электрического сопротивления растеканию тока в землю с одиночного заземлителя

Пример расчета заземления

где Пример расчета заземления — удельное сопротивление грунта,

Пример расчета заземления — коэффициент сезонности,

Пример расчета заземления — длина заземлителя,

Пример расчета заземления — диаметр заземлителя,

Пример расчета заземления — расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя.

4. Рассчитываем число заземлителей без учета взаимных помех, оказываемых заземлителями друг на друга, так называемого явления взаимного “экранирования”

Пример расчета заземления ≈ 10.

5. Рассчитываем число заземлителей с учетом коэффициента экранирования

Пример расчета заземления≈ 18

где Пример расчета заземления — коэффициент экранирования (прил., табл.1.).

Принимаем расстояние между заземлителями Пример расчета заземления

6. Определяем длину соединительной полосы

Пример расчета заземления

7. Рассчитываем полное значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы

Пример расчета заземления

8. Рассчитываем полное значение сопротивления системы заземления

Пример расчета заземления

где Пример расчета заземления=0.51 — коэффициент экранирования полосы (прил., табл.2.).

Сопротивление R зу = 2,82 Ом меньше допускаемого сопротивления, равного 4 Ом . Следовательно, диаметр заземлителя d = 55 мм при числе заземлителей n = 18 является достаточным для обеспечения защиты при выносной схеме расположения заземлителей.

mirznanii.com

Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заключается в определении Rз. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ, измеряемое в Ом*м. За основу принимают его средние значения, которые сводят в таблицу.

Определение удельного сопротивления грунта

Грунт Удельное сопротивление р, Ом*м Грунт Удельное сопротивление р, Ом*м
Песок при глубине залегания вод менее 5 м 500 Садовая земля 40
Песок при глубине залегания вод менее 6 и 10 м 1000 Чернозем 50
Супесь водонасыщенная (текучая) 40 Кокс 3
Супесь водонасыщенная влажная (пластинчатая) 150 Гранит 1100
Супесь водонасыщенная слабовлажная (твердая) 300 Каменный уголь 130
Глина пластичная 20 Мел 60
Глина полутвердая 60 Суглинок влажный 30
Суглинок 100 Мергель глинистый 50
Торф 20 Известняк пористый 180

Из приведённых в таблице значений видно, что значение ρ зависит не только от состава грунта, но и от влажности.

Кроме того, табличные величины удельных сопротивлений умножают на коэффициент сезонности Kм, учитывающий промерзание грунта. В зависимости от низшей температуры (0С) его значения могут быть следующими:

  • от 0 до +5 — Kм =1,3/1,8;
  • от -10 до 0 — Kм =1,5/2,3;
  • от -15 до -10 — Kм =1,7/4,0;
  • от -20 до -15 — Kм =1,9/5,8.

Значения коэффициента Kм зависят от способа заложения заземлителей. В числителе приведены его значения при вертикальном погружении заземлителей (с заложением вершин на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе – при горизонтальном расположении (на глубине 0,3-0,8 м).

Когда проводятся ориентировочные расчёты, для одиночного вертикально заземлителя Rз ≈ 0,3∙ρ∙ Kм.

Точный расчёт защитного заземления производят по формуле:

Rз = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0.5ln((4h+l)/(4h-l)), где:

  • l – длина электрода;
  • d – диаметр прута;
  • h – глубина залегания средней точки заземлителей.

Для n вертикальных электродов, соединённых сверху сваркой Rn = Rз/(n∙ Kисп), где Kисп – коэффициент использования электрода, учитывающий экранирующее влияние соседних (определяется по таблице).

Расположение заземляющих электродов

Формул расчёта заземления существует много. Целесообразно применять метод для искусственных заземлителей с геометрическими характеристиками в соответствии с ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трёхфазного источника тока или 220 В однофазного.

Нормированное сопротивление заземлителя, на которое следует ориентироваться, составляет не более 30 Ом для частных домов, 4 Ом – для источника тока при напряжении 380 В, а для подстанции 110 кВ – 0,5 Ом.

Для группового ЗУ выбирается горячекатаный уголок с полкой не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используется полоса сечением 40х4 мм.

Определившись с составом грунта, по таблице выбирается его удельное сопротивление. В соответствии с регионом, подбирается повышающий коэффициент сезонности Kм.

Выбирается количество и способ расположения электродов ЗУ. Они могут быть установлены в ряд или в виде замкнутого контура.

При этом возникает их экранирующее влияние друг на друга. Оно тем больше, чем ближе расположены заземлители. Значения коэффициентов использования заземлителей Kисп для контура или расположенных в ряд, отличаются.

Значения коэффициента Kисп при разных расположениях электродов

Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
1 2 3
2 0.85 0.91 0.94
4 0.73 0.83 0.89
6 0.65 0.77 0.85
10 0.59 0.74 0.81
20 0.48 0.67 0.76
Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
4 0.69 0.78 0.85
6 0.61 0.73 0.8
10 0.56 0.68 0.76
20 0.47 0.63 0.71

Примеры расчёта контура заземления

Для лучшего освоения методов расчёта заземления лучше рассмотреть пример, а лучше – несколько.

Пример 1

Заземлители часто делают своими руками из стального уголка 50х50 мм длиной 2,5 м. Расстояние между ними выбирается равным длине – h=2.5м. Для глинистого грунта ρ = 60 Ом∙м. Коэффициент сезонности для средней полосы, выбранный по таблицам, равен 1,45. С его учётом ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.

Для заземления по контуру роется траншея глубиной 0,5 м и в дно забивается уголок.

Размер полки уголка приводится к условному диаметру электрода:

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

Глубина залегания средней точки уголка составит:

h = 0,5l+t = 0.5∙2.5+0.5 = 1.75 м.

Подставив значения в ранее приведённую формулу, можно определить сопротивление одного заземлителя: R = 27.58 Ом.

По приближенной формуле R = 0.3∙87 = 26.1 Ом. Из расчёта следует, что одного стержня будет явно недостаточно, поскольку по требованиям ПУЭ величина нормированного сопротивления составляет Rнорм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

n = R1/(kиспRнорм) = 27,58/(1∙4) = 7 шт.

Здесь вначале принимается kисп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей kисп = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и снова пересчитать, получится количество электродов n = 12 шт. Затем производится новый перерасчёт для 12 электродов, где опять по таблице находится kисп = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

Таким образом, для 13 уголков Rn = Rз/(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.

Пример 2

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением Rнорм = 4 Ом, если ρ = 110 Ом∙м.

Заземлитель изготавливается из стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. Коэффициент сезонности по таблице равен 1,35. Ещё можно учесть состояние грунта kг. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил kг =0,95.

На основе полученных данных за расчётное значение удельного сопротивления земли принимается следующая величина:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.

Для одиночного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.

Электроды располагаются в ряд. Расстояние между ними должно быть не меньше длины. Тогда коэффициент использования составит по таблицам: kисп = 0,56.

Находим число стержней для получения Rнорм = 4 Ом:

n = R1/(kиспRнорм) = 28,2/(0,56∙4) = 12 шт.

После монтажа заземления производятся измерения электрических параметров на месте. Если фактическое значение R получается выше, ещё добавляются электроды.

Особенно часто это делается на подстанции, где требуется самая низкая величина R. Оборудование здесь используется максимально: подземные трубопроводы, опоры линий электропередач и др. Если этого недостаточно, добавляется искусственное заземление.

Устройство размещается внутри фундамента, где шина для подключения выводится наружу.

elquanta.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.