+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Примеры расчёта заземляющего устройства | энергетик

Привёдем несколько примеров для расчёта заземления:

   Любой предварительный расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя в соответствие с требованием ПУЭ, как уже отмечалось ранее, а также на количество требуемых материалов и затрат на изготовления заземляющего устройства (бурение, ручная забивка заземлителей, сварочные работы, электромонтажные работы).

  Так же отметим, что любой расчёт начинается с расчёта одиночного заземлителя, одиночный заземлитель применяется в  основном  для повторного заземления ВЛ опор, где требования ПУЭ (п. 1.7.103.) общее сопротивление растеканию заземлителей должно быть  не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях: 660, 380 и 220 В.
1.
 Пример расчёта одиночного заземлителя для опоры ВЛ 380 В:

      Выбираем арматуру из таблицы 1 для вертикальных заземлителей — круглую сталь ø 16 мм., длиной L — 2,5 м.В качестве грунта примем глину полутвердую (см.  таблицу 5) с удельным сопротивлением ρ — 60 Ом·м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для третей климатической зоны и длине заземлителей до 2,5 м. с коэффициентом промерзания грунта для вертикальных электродов  ψ — 1,45. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно 30 Ом. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρфакт = ψ·ρ = 1.45 · 60 = 87 Ом·м. Примечание: расчёт одиночного заземлителя проводим без учёта горизонтального сопротивления заземления.

Расчет:

а)  заглубление равно (рис. 2):  h = 0,5l + t = 0,5 · 2,5 + 0,5 = 1,75 м.;

б) сопротивление одного заземлителя вычислим по формуле, (ρэкв =  ρфакт):

прим. автора, где ln — логарифм, смотри  ⇒  формулы    на Рис. 4

  Нормируемое сопротивления для нашего примера должно быть не больше 30 Ом., поэтому принимается равным R1 ≈ 28 Ом., что соответствует ПУЭ для одиночного вертикального заземлителя (электрода)  заземления опоры ВЛ  — U ∼ 380 В.

Если недостаточно одного заземлителя для опоры, то можно добавить второй или третий, в этом случае для двух заземлителей расчёт выполняется как для заземлителей в ряд, для трёх заземлителей (треугольником) по контуру, при этом надо иметь в виду, что расчёт треугольником малоэффективный, из-за взаимного влияния электродов друг к другу. 

2.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей в ряд:

 Воспользуемся данными из примера 1 , где R = 27,58 Ом·м для расчёт вторичного заземления электроустановок (ЭУ), где нормативное сопротивление требуется не более Rн = 10 Ом, на вводе в здания, при напряжении 380 В  и каждого повторного заземлителя не более Rн = 30 (см. ПУЭ п.1.7.103 см.  Заземлители) . 

Расчет:

а) для расчёта заземления с расположением в ряд заземлителей, как уже отмечалось выше, возьмем данные из примера 1, где  R1 = 27,58 Ом·м  одиночного заземлителя и Ψ — 1,45 для третей климатической зоне;

б)   предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле 4.3 (см. Расчёт заземления):

n0 = 27,58 / 10 = 3,54 шт, где коэффициент спроса (использования) примем η = 1; далее по таблице 3 выберем число электродов n = 3 в ряд при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL и коэффициент спроса  η = 0,78, далее уточняем число электродов:

n = 27,58 / (10 · 0,78) = 3,26 шт; где потребуется увеличить число электродов или изменить расстояние к их длине a = 3хL, для экономии материалов примем отношение a = 3хL  и количество вертикальных электродов равным —  n =  3 шт. с коэффициентом спроса η = 0,91: n = 27,58 / (10 · 0,91) = 3,03 шт; т.к. общее сопротивление заземлителя уменьшиться за счёт горизонтального заземлителя;

в) длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных в ряд, где а = 3· L = 3 · 2 = 6 м;   Lг = 6 · (3 — 1) = 12 м;

г) сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя находим по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где в качестве верхнего грунта принято глина полутвердая с удельным сопротивлением 60 Ом·м., до глубины верхнего слоя нашей траншеи t = 0,5 м. см. пример 1; выберем  полосу заземлителя 40 х 4 мм., где коэффициент III климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 2,2  и коэффициент спроса примем η = 1, т.к. расстояние  между электродами более 5 м., что исключает влияние около электродной зоны, по количеству принятых электродов, их длине и отношению расстояния между ними (см. таблицу 3  Расчёт заземления) :

ширина полки для полосы b = 0,04 м.

Rг = 0,366 · (100 · 2,2 / 12 · 1) · lg (2 · 122 /0,04 · 0,5) = 27,90 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — Rг = 27,9 Ом·м;

где,  lg- десятичный логарифм (смотри   формулы   формулы для расчёта рис. 4), b — 0,04 м. ширина полосы, t — 0,5 м. глубина траншеи.

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

Rоб =  (27,9 · 27,58) / (27,58 · 1) + (27,9 · 0,91 ·3) = 7,42 Ом·м 

где Rоб общее сопротивление заземлителей; RВ вертикального; RГ — горизонтальногоηВ и ηГ коэффициенты использования вертикального и горизонтального заземлителя, n —  шт количество вертикальных заземлителей.

Rоб = 7,42  Ом·м соответствует норме при напряжении U — 380 В  для ввода в здание, где нормированное  сопротивление не более Rн = 10 Ом (Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В., ПУЭ п.1.7.103.) 

3.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей по контуру:

     В качестве грунта примем сугли́нок — почва с преимущественным содержанием глины и значительным количеством песка с удельным сопротивлением ρ — 100 Ом·м. Вертикальный заземлитель из стальной трубы с наружным диаметром d — 32 мм., толщена стенки  S — 4 мм.,  длиной электрода L — 2,2 м и расстоянием между ними 2,2 м (a = 1хL). Заземлители расположены по контуру. Глубина траншеи равна t = 0,7 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны и длине заземлителей до 5 м, его сезонное климатическое значение сопротивление составит Ψ — 1,5. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно Rн10 Ом·м. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρэкв = Ψρ = 1.5 · 100 = 150 Ом·м.

а) вычислим сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня) по формуле 2 см.  Расчёт заземления:

RО  = 150 / (2π · 2,2) · (ln (2 · 2,2 / 0,032) + 0,5 · ln (4 · 1,8 + 2,2) / (4 · 1,8 — 2,2)) = 10,85 · (ln 137,5 + 0,5 · ln 1,88) = 56,845 Ом·м., где T = 0,5 · L + t = 0,5 · 2,2 + 0,7 = 1,8 м.  Примем RО = RВ = 56,85 Ом·м.,

б) предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находим по формуле  (см. Расчёт заземления):

n = 56,85 /10 = 5,685 шт., округляем по таблице 3 до ближайшего значения, где n = 4 шт., далее по таблице 3 выберем число электродов n = 6 шт по контуру при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL, где коэффициент спроса  η = 0,62 и уточним количество
стержней с коэффициентом использования вертикальных заземлителей:   n = 56,85 /10 · 0,62  = 9,17 шт., т.е требуется увеличить количество электродов до  n = 10 шт., где коэффициент спроса  ηВ = 0,55 ;  

в) находим длину горизонтального заземлителя исходя из количества заземлителей  расположенных по контуру:  LГ = а · n , LГ = 2,2 · 10 = 22 м., где а = 1 · L = 1 · 2,2 = 2,2 м;

г)  находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя  по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5, коэффициент спроса примем по таблице 3 — ηГ = 0,34, ширина полосы горизонтального заземлителя b — 40 мм, (если из той же трубы d = 32 мм, то тогда ширина b полосы   будет равна — b = 2 · d = 2 · 32 = 64 мм, b = 0,064 м.) и удельное сопротивление грунта — ρ = 100 Ом.м, по формуле 6:

RГ = 0,366 · (100 · 3,5 / 22 · 0,34) · lg (2 · 222 /0,040 · 0,7) = 17,126 · lg 34571,428 = 77,73 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — RГ = 77,73 Ом·м;

д) Определим полное сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растекания тока горизонтальных заземлителей по формуле 6:

Rоб =  (77,73 · 56,85) / (56,85 · 0,34) + (77,73 · 0,55 ·10) = 9,89 Ом·м , что соответствует заданной норме сопротивления не более Rн = 10 Ом·м.

         Перейти далее:    ⇒           Продолжение примеров расчёта заземления

Данный расчет следует применять как оценочный. После окончания монтажа заземляющего устройства необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения электроизмерений (для ООО и ИП обязательно).

Вернутся:

на страницу     Заземляющие устройства

на страницу     Заземлители заземляющего устройства 

на страницу     Расчет заземляющего устройства

Перейти в раздел:  Паспорт ЗУ, Акт освидетельствования скрытых работ, Протокол испытания ЗУ

Примечание: данный раздел пока находится в разработке, могут быть опечатки. 

energetik.com.ru

Расчет заземляющего устройства контура заземления

Защитный контур, созданный вокруг любого объекта, который снабжается электроэнергией, обеспечит стекание высокого напряжения в землю по специально установленным электродам. Такие конструкции защищают дорогостоящее оборудование от короткого замыкания и перегорания из-за скачков напряжения. Установку конструкции необходимо проводить в соответствии с результатами проведенных вычислений уровня электропроводности проводников.

Предназначение расчёта

Прежде чем установить систему заземления на жилом или ином объекте, необходимо провести расчет заземляющего устройства, его типоразмеров. Такая конструкция состоит из:

  • элементов, установленных вертикально к поверхности земли;
  • проводника;
  • полос, соединяющих контур в горизонтальной плоскости.

Электроды вкапываются и соединяются между собой с помощью горизонтального заземлителя. После этого созданную систему защиты подсоединяют к электрическому щитку.

Используют такие искусственные конструкции в силовых сетях с разными показателями напряжения:

  1. переменным от 380 В;
  2. постоянным от 440 В;

на опасных производственных объектах.

Защитные системы устанавливают в разных местах оборудования. В зависимости от места установки они бывают выносными или контурными. В открытых конструкциях подсоединение элементов проводится сразу к заземляющему элементу. В контурных устройствах размещение идет по внешнему периметру или внутри устройства. Для каждого вида защитных установок необходимо провести расчет, чтобы установить величину сопротивления вертикальных заземлителей, количество необходимых стержней и длину полос для их соединения.

Кроме специальных устройств могут использоваться естественные системы:

  • коммуникации из металлических труб;
  • металлоконструкции;
  • подстанции;
  • опоры;
  • металлическая оболочка кабеля;
  • обсадные трубы.

Расчеты токопроводимости делают для искусственных конструкций. Обустройство их на месте использования силовых установок обеспечивает отвод электрического тока в землю, защищая человека и оборудование от разрядов большой величины в результате скачка напряжения. Чем меньше электропроводность, тем уровень силы электротока, уходящего через защитную конструкцию, будет более низким.

Пошаговый расчет контура заземления

Вычисления должны проводиться с учетом количества элементов, удаленности их друг от друга, токопроводимости почвы и глубины вкапывания вертикального заземлителя. Используя эти параметры, получится провести точный расчет защитного заземления.

Сначала следует по таблице определить вид почвы. После этого выбрать подходящие материалы для конструкции. Затем проводятся вычисления по специальным формулам, определяющим число всех элементов, а также их способности к электропроводности.

На основании полученных результатов проводится установка всей системы, после чего проводят контрольные замеры на ее токопроводимость.

Исходные данные

При вычислении силового значения контура заземления, следует составить соотношение их количества, длины соединительных полосок и расстояния, на котором проводится вкапывание.

Кроме этого нужно будет учесть удельное сопротивление грунта, которое определяется уровнем его влажности. Чтобы добиться стабильной величины, необходимо заглублять электроды в почву на глубину не менее 0,7 метра. Также важно не отходить от установленного ГОСТом размера самого защитного устройства.При проведении расчет нужно использовать готовые таблицы с уже имеющимися показателями для используемых материалов и электропроводности определенных видов почв.

Таблица показателей токопроводимости различных грунтов

Название вида почвы Показатели электропроводности в Ом·м
Торф 20
Черноземы и почвогрунты 50
Песок с залеганием грунтовых вод не глубже 5 м 500
Глина 60
Песок с грунтовыми водами, расположенными ниже 5 м 1000
супеси 150
Морские воды 0,2-1
Речная вода 10-100
Садовая земля 40
Крупнозернистый песок с большим количеством валунов 1000-2000
Скальная порода 2000-4000
Глина или гравий 70

Нужную глубину, на которую закапывают в землю вертикальный электрод, рассчитывают по формуле:

При монтаже защитной конструкции нужно следить за тем, чтобы металлические стержни полностью входили в верхний слой земли и частично в нижние его уровни. Во время расчетов потребуется использовать средние коэффициенты уровня электропроводимости грунта в разные сезоны в тех или иных климатических зонах, представленные в данной таблице:

Сопротивление грунтов в разных климатических зонах

Виды электродов Климатические зоны
I II III IV
Вертикального типа 1,8 ÷ 2 1,5 ÷ 1,8 1,4 ÷ 1,6 1,2 ÷ 1,4
В виде полос 4,5 ÷ 7 3,5 ÷ 4,5 2 ÷ 2,5 1,5

Чтобы точно определить количество вертикальных элементов в собираемой конструкции, не учитывая показатели для узких полосок, их соединяющих, нужно использовать формулу:

В ней Rн, обозначающий силу тока, растекающегося по почве определенного типа, коэффициент сопротивления для которого берется из таблицы.

Для вычисления физических параметров материала следует учитывать размеры используемых элементов системы:

  • у полосок 12х4 – 48 мм2;
  • у уголков 4х4 мм;
  • у стального круга– 10 мм2;
  • у труб, стенки которых имеют толщину 3,5 мм.

Пример расчета заземления

Проводить вычисления проводимости используемых проводников с учетом особенностей почвогрунта нужно для каждого электрода в отдельности по формуле:

В которой:

  • Ψ — климатический коэффициент, который берется из справочной литературы;
  • ρ1, ρ2 –величина проводимости верхнего и нижнего слоя земли;
  • Н – толщина верхнего слоя грунта;
  • t –глубина расположения вертикального элемента в траншеи.

Стержни для таких конструкций закапывают на уровень не менее, чем на 0.7 метра, согласно действующим нормативам.

Что мы должны иметь по окончанию расчета

После проведения вычислений по используемым формулам удается получить точное сопротивление заземляющего устройства искусственного типа. Измерить данные показатели у естественных систем часто не удается из-за невозможности получить точные типоразмеры закопанных коммуникаций, колей, кабеля или уже установленных металлических конструкций.

По окончании расчетов удается получить точное количество стержней и полос для контура, которые помогут создать надежную систему защиты для используемого оборудования и всего объекта в целом. Расчеты помогут также установить точную длину соединяющих стержни полосок. Основным результатом всех проведенных вычислений станет получение итогового значения свойств используемых в созданном контуре проводников, которое определяет силу проходящего по ним электрического тока. Это важнейший норматив ПЭУ, который имеет определенные значения для сетей с разными показателями напряжения.

Допускаемые значения сопротивления заземления, согласно нормативам

Существуют единые нормативные значения, по которым сопротивление растекания тока для электросети с определенным значением напряжения не должно превышать установленных стандартов ГОСТа. В сетях с напряжением в 220 В оно не должно быть больше 8 Ом. При напряжении в 380 В его значение должно быть не выше 4 Ом.

Для расчета показателей всего контура можно использовать формулу R= R0/ ηв*N, в которой:

  • R0 уровень токопроводимости для одного электрода;
  • R —показание уровня препятствования прохождению тока для всей системы;
  • ηв — коэффициент использования защитного устройства;
  • N — количество электродов во всем контуре.

Материал, требуемый для устройства контура

Собирать контур можно из металлического материала:

  1. уголка,
  2. полосок, имеющих определенные размеры.

После установки заземления его обязательно должен проверить эксперт из независимой измерительной лаборатории. Строительную арматуру можно использовать в качестве естественного контура при наличии ее в несущих конструкциях здания. ПЭУ содержит специальный список конструкций, которые можно использовать в качестве естественного контура при создании защитных систем.

Для проверки работы всей конструкции необходимо общее значение и сопротивление вертикальных заземлителей и всей системы проверить специальными приборами. Доверить эту работу нужно независимым экспертам из электролаборатории. Чтобы конструкция надежно защищала весь объект, следует регулярно проводить замеры, проверяя их значение установленным нормативам.

pauk.top

программы расчета защитного контура, допустимого сопротивления

Заземление необходимо для обеспечения безопасности в случае повреждения электроустройств, изоляции силовой проводки, замыкания проводников. Суть заземления сводится к снижению потенциала в месте прикосновения к заземлённой электроустановке до максимально допустимых значений.

Заземление предприятия

Снижение потенциала выполняется двумя способами:

  • Зануление – соединение корпуса устройства с нулевым проводником, идущим к подстанции;
  • Заземление – подсоединение корпуса к заземляющему контуру, расположенному в грунте за пределами здания.

Первый вариант осуществляется проще, но в случае повреждения нулевого проводника перестает выполнять свои функции, а это опасно. Поэтому наличие контура заземления является обязательным условием обеспечения безопасности.

Расчет заземления предполагает определение сопротивления заземляющего устройства, которое не должно быть больше заданного техническими нормами.

Заземляющий контур

Конструкция контура заземления, виды используемых материалов, ограничены условиями, которые содержатся в документах, к примеру, в ПУЭ, правилах устройства электроустановок.

Заземляться должны все без исключения электроустановки, как на подстанции, так и на предприятии или в быту.

Наиболее распространенной конструкцией заземляющего контура является один или несколько металлических штырей (заземлителей), заглубленных в землю и соединенных между собой сварным соединением. При помощи металлического проводника контур заземления соединяется с заземляемыми устройствами.

Контур заземления

В качестве заземлителей используются неокрашенные стальные или стальные обмедненные материалы, размеры которых не должны быть меньше приведенных ниже:

  • Прокат круглый – диаметр не менее 12 мм;
  • Уголок – не менее 50х50х4 мм;
  • Трубы – диаметром не менее 25 мм с толщиной стенок не менее 4 мм.

Чем лучше проводимость заземлителей, тем эффективнее работает заземление, поэтому самый предпочтительный вариант – использование медных электродов, но на практике это не встречается, ввиду высокой стоимости меди.

Ничем не покрытая сталь имеет высокую коррозионную способность, особенно на границе влажного грунта и воздуха, поэтому определена минимальная толщина стенок металла (4 мм).

Оцинкованный металл хорошо сопротивляется коррозии, но не в случае протекания токов. Даже самый минимальный ток вызовет электрохимический процесс, в результате чего тонкий слой цинка прослужит минимальное время.

Современные системы заземления выполняются на основе обмедненной стали. Поскольку количество меди для изготовления невысоко, то стоимость готовых материалов ненамного превышает стальные, а срок службы многократно возрастает.

Заземлитель из уголка

Наиболее распространенными конструкциями контуров заземления являются треугольное или рядное размещение электродов. Расстояние между соседними электродами должно составлять 1.2-2 м, а глубина закладки – 2-3 м. Глубина закладки (длина электродов) во многом зависит от характеристик грунта. Чем выше его электрическое сопротивление, тем глубже должны залегать электроды. В любом случае эта глубина должна превышать глубину промерзания грунта, поскольку замерзший грунт имеет высокое омическое сопротивление. То же самое относится и к участкам земли с низкой влажностью.

Там, где возможно протекание токов высокого значения, к примеру, на подстанции или предприятии с мощным оборудованием, подход к выбору конструкции контура заземления и его расчет имеют очень большое значение для безопасности.

Факторы сопротивления заземления

Расчет защитного заземляющего устройства зависит от многих условий, среди которых можно выделить основные, которые используются при дальнейших расчетах:

  • Сопротивление грунта;
  • Материал электродов;
  • Глубина закладки электродов;
  • Расположение заземлителей относительно друг друга;
  • Погодные условия.

Сопротивление грунта

Сам по себе грунт, за несколькими исключениями, обладает низкой электропроводностью. Данная характеристика меняется, в зависимости от содержания влаги, поскольку вода с растворенными в ней солями является хорошим проводником. Таким образом, электрические свойства грунта зависят от количества содержащейся влаги, солевого состава и свойств грунта удерживать в себе влагу.

Структура грунта

Распространенные типы грунта и их характеристики

Тип грунта Удельное сопротивление ρ, Ом•м
Скала 4000
Суглинок 100
Чернозем 30
Песок 500
Супесь 300
Известняк 2000
Садовая земля 50
Глина 70

Из таблицы видно, что удельное сопротивление может отличаться на несколько порядков. В реальных условиях ситуация осложняется тем, что на разных глубинах тип грунта может быть различным и без четко выраженных границ между слоями.

Материал электродов

Эта часть расчетов наиболее проста, поскольку при изготовлении заземления используется только несколько разновидностей материалов:

  • Сталь;
  • Медь;
  • Обмедненная сталь;
  • Оцинкованная сталь.

Медь в чистом виде не используется по причине высокой стоимости, наиболее часто применяемые материалы – это чистая и оцинкованная сталь. В последнее время все чаще стали встречаться системы заземления, в которых используется сталь, покрытая слоем меди. Такие электроды имеют наименьшее сопротивление, которое имеет хорошую стабильность во времени, поскольку медный слой хорошо сопротивляется коррозии.

Наихудшие характеристики имеет ничем не покрытая сталь, поскольку слой коррозии (ржавчина) увеличивает переходное сопротивление на границе электрод-грунт.

Обмедненные электроды

Глубина закладки

От глубины закладки электродов зависят линейная протяженность границы касания электрода и грунта и величина слоя земли, который участвует в цепи протекания тока. Чем больше этот слой, тем меньшее значение сопротивления он будет иметь.

На заметку. Кроме этого при установке электродов следует иметь в виду, что чем глубже они располагаются, тем ближе будут находиться к водоносному слою.

Расположение электродов

Данная характеристика наименее очевидна и трудна для понимания. Следует знать, что каждый электрод заземления имеет некоторое влияние на соседние, и чем ближе они будут расположены, тем меньше будет их эффективность. Точное обоснование эффекта довольно сложное, просто следует его учитывать при расчетах и строительстве.

Проще объяснить зависимость эффективности от количества электродов. Здесь можно привести аналогию с параллельно соединенными резисторами. Чем их больше, тем меньше суммарное сопротивление.

Расположение заземлителей в один ряд

Погодные условия

Наилучшие параметры заземляющее устройство имеет при повышенной влажности грунта. В сухую и морозную погоду сопротивление грунта резко возрастает и при достижении некоторых условий (полное высыхание или промерзание) принимает максимальное значение.

Обратите внимание! Для того чтобы минимизировать влияние погодных условий, глубина закладки электродов должна быть ниже максимальной глубины промерзания зимой или доходить до водоносного слоя для исключения пересыхания.

Важно! Последующие расчеты необходимо производить для наихудших условий эксплуатации, поскольку во всех иных случаях сопротивление заземления будет снижаться.

Методика расчета

Основным параметром расчета является необходимое значение сопротивления заземления, которое регламентируется нормативными документами, в зависимости от величины напряжения питания, типа электроустановок, условий их использования.

Строгий расчет защитного заземления, который дает значения количества и длины электродов, не существует, поэтому он выполняется на основе некоторых приближенных данных и допусков.

Для начала учитывается тип грунта, и определяется примерная длина электродов заземления, их материал и количество. Далее выполняется расчет, порядок которого следующий:

  • Определяется сопротивление растекания тока для одного электрода;
  • Рассчитывается количество вертикальных заземлителей с учетом их взаимного расположения.

Одиночный заземлитель

Сопротивление растекания тока рассчитаем, согласно формуле:

Формула 1

В данном выражении:

ρ – удельное эквивалентное сопротивление грунта;

l – длина электрода;

d – диаметр;

t – расстояние от поверхности земли до центра электрода.

При использовании уголка вместо трубы или проката принимают:

d = b·0.95, где b – ширина полки уголка.

Эквивалентное сопротивление многослойного грунта:

Формула 2

где:

  • ρ1 и ρ2 – удельные сопротивления слоев грунта;
  • Н – толщина верхнего слоя;
  • Ψ – сезонный коэффициент.

Сезонный коэффициент зависит от климатической зоны. Также в него вносятся поправки, в зависимости от количества использованных электродов. Ориентировочные значения сезонного коэффициента составляют от 1.0 до 1.5.

Количество электродов

Необходимое количество электродов определяется из выражения:

n = Rз/(К·R), где:

  • Rз – допустимое максимальное сопротивление заземляющего устройства;
  • К – коэффициент использования.

Коэффициент использования выбирается. в соответствии с выбранным количеством заземлителей, их взаимного расположения и расстояния между ними.

Рядное расположение электродов

Отношение расстояния между электродами к их длине Количество
электродов
Коэффициент
1 4
6
10
0,66-0,72
0,58-0,65
0,52-0,58
2 4
6
10
0,76-0,8
0,71-0,75
0,66-0,71
3 4
6
10
0,84-0,86
0,78-0,82
0,74-0,78

Контурное размещение электродов

Отношение расстояния между электродами к их длине Количество
электродов
Коэффициент
1 4
6
10
0,84-0,87
0,76-0,80
0,67-0,72
2 4
6
10
0,90-0,92
0,85-0,88
0,79-0,83
3 4
6
10
0,93-0,95
0,90-0,92
0,85-0,88

Не всегда расчет контура заземления выдает необходимое значение, поэтому, возможно, его потребуется произвести несколько раз, изменяя количество и геометрические размеры заземляющих электродов.

Измерение заземления

Для измерения сопротивления заземления используются специальные измерительные приборы. Правом измерения заземления обладают организации с соответствующим разрешением. Обычно это энергетические организации и лаборатории. Измеренные параметры вносятся в протокол измерения и хранятся на предприятии (в цеху, на подстанции).

Прибор для измерения заземления

Расчет сопротивления заземления представляет сложную задачу, в которой необходимо учитывать множество условий, поэтому рациональнее воспользоваться помощью организаций, которые специализируются в данной области. Для решения задачи можно произвести расчеты на он-лайн калькуляторе, пример которых можно найти в интернете в свободном доступе. Программа калькулятора сама подскажет, какие данные необходимо учитывать при вычислениях.

Видео

amperof.ru

2.3. Расчет заземляющих устройств

Для
обеспечения безопасности эксплуатации
электрооборудования производят расчет
заземляющих устройств уже на стадии
проектирования. Электроустановки
напряжением до 1000 В при изолированной
нейтрали и мощности трансформатора
более 100 кВА должны иметь сопротивление
защитного заземления не более 4 Ом. При
мощности

Рис.
1. Схема контурного заземления
электрооборудования:

1
– электрооборудование; 2 – здание; 3 –
внутренний заземляющий контур; 4, 5 –
заземляющие проводники; 6 – заземляющий
магистральный проводник; 7 – заземлитель

Рис.
2. Схема выносного очагового заземления

электрооборудования:

1
– электрооборудование; 2 – здание; 3 –
внутренний заземляющий контур; 4, 5 –
заземляющие проводники; 6 – заземлитель

Рис.
3. Схема выносного заземления
электрооборудования при расположении
электродов в ряд:

1
– электрооборудование; 2 – здание; 3 –
внутренний заземляющий контур; 4, 5 –
заземляющие проводники; 6 – заземлитель

трансформатора
менее 100 кВА сопротивление заземления
не должно превышать 10 Ом.

Сопротивление
заземлителей растеканию тока зависит
от их числа, размеров, удельного
сопротивления грунта. Сопротивление
одиночного стержневого заземлителя
(электрода) определяется по формуле, Ом

(1)

где
ρ – удельное сопротивление грунта,
Ом·м; d
– диаметр стержневого заземлителя, м;
l
– длина стержневого заземлителя, м; h
– глубина размещения заземлителя, м

h
= 0,5l + h0, (2)

где
h0
– расстояние от поверхности грунта до
начала одиночного заземлителя, от 0,5 до
0,8 м.

Для
заземлителей из угловой стали
предварительно определяют эквивалентный
диаметр по формуле

d
= 0,96C, (3)

где
С – ширина полок уголка, м.

Необходимые
для расчета значения удельных сопротивлений
грунтов приведены в табл. 1.

Таблица
1

Вид
грунта

Пределы
колебаний

величины
удельных

сопротивлений
грунтов, Ом·м

Рекомендуемые
для

расчетов
удельные

сопротивления
грунтов, Ом·м

Песок

400
– 700

500

Супесь

150
– 400

300

Суглинок

40
– 150

100

Глина

8
– 70

40

Садовая
земля

40
– 60

50

Чернозем

9
– 530

200

Торф

20
– 60

40

Руда

2
– 20

10

Речная
вода

10
– 80

50

Морская

0,2
– 1

0,6

Уголь

40000
– 45000

43000

Скала

4·108

4·108

Количество
стержневых заземлителей, необходимых
для достижения нормативного сопротивления
заземляющего устройства, определяется
по формуле

(4)

где
RD
– допустимое (нормативное) сопротивление
заземления, Ом; ηC
– коэффициент сезонности; ηI
– коэффициент использования (экранирования)
в вертикальных заземлителях.

Забитые
электроды соединяются металлической
полосой сечением не менее 48 мм2.
Длина полосы для контура равна

Ln
= 1,05a(N – 1), (5)

а
при расположении электродов в ряд

Lp
= aN, (6)

где
a
– расстояние между электродами, м; N
– число электродов, шт.

Численные
значения коэффициента сезонности в
основном определяются колебанием
влажности почвы в течение года и заданы
в табл. 2.

Таблица
2

Месяц

Глубина
размещения (заложения), м

Месяц

Глубина
размещения (заложения), м

менее
0,8

более
0,8

менее
0,8

более
0,8

Январь

1,05

1,2

Июль

2,2

1,75

Февраль

1,05

1,1

Август

1,55

1,55

Март

1,0

1,1

Сентябрь

1,6

1,7

Апрель

1,6

1,2

Октябрь

1,55

1,5

Май

1,95

1,3

Ноябрь

1,65

1,35

Июнь

2,0

1,55

Декабрь

1,65

1,35

Численные
значения коэффициента использования
(экранирования) для вертикальных
заземлителей (электродов) при их
размещении по контуру и в ряд (выносная
схема) приведены в табл. 3.

Таблица
3

Число

заземлителей

Отношение
расстояния между электродами к их
длине

1

2

3

1

2

3

размещение
в ряд

размещение
по контуру

2

0,85

0,91

0,94

4

0,73

0,83

0,89

0,69

0,78

0,85

6

0,65

0,77

0,85

0,61

0,73

0,80

10

0,59

0,74

081

0,56

0,68

0,76

20

0,48

0,57

0,76

0,47

0,63

0,71

40

0,41

0,58

0,66

60

0,39

0,55

0,64

Сопротивление
растеканию электрического тока
соединяющей полосы, уложенной в земле,
определяется по формуле, Ом

(7)

где
L
– длина полосы, м; b
– ширина полосы, м; h
– глубина заложения полосы от поверхности
земли, м.

Результирующее
сопротивление растеканию электрического
тока всего заземляющего устройства
определяется по формуле

(8)

где
ηp
– коэффициент использования (экранирования)
горизонтальной соединительной полосы.

Численные
значения коэффициента использования
горизонтального полосового электрода
в зависимости от числа вертикальных
электродов, соединяемых им, приведены
в табл. 4.

Таблица
4

Отношение
расстояния между вертикальными
электродами к их длине

Число
вертикальных электродов

2

4

6

10

20

40

60

размещение
в ряд

1

0,85

0,77

0,72

0,62

0,42

2

0,94

0,89

0,84

0,75

0,56

3

0,96

0,92

0,88

0,82

0,68

размещение
по контуру

1

0,45

0,40

0,34

0,27

0,22

0,20

2

0,55

0,48

0,40

0,32

0,29

0,27

3

0,70

0,64

0,56

0,45

0,39

0,36

studfiles.net

Онлайн калькулятор расчёта контура заземления

Верхний слой грунта Песок сильно увлажненный (60)Песок умеренно увлажненный (130)Песок влажный (400)Песок слегка влажный (1500)Песок сухой (4200)Песчаник (1000)Супесок (300)Супесь влажная (150)Суглинок сильно увлажненный (60)Суглинок полутвердый, лессовидный (100)Суглинок промерзший слой (190)Глина (при t > 0°С) (60)Торф при t = 0°С (50)Торф при t > 0°С (40)Солончаковые почвы (при t > 0°С) (25)Щебень сухой (5000)Щебень мокрый (3000)Дресва (при t > 0°С) (5500)Садовая земля (40)Чернозем (50)Речная вода (1000)Гранитное основание (при t > 0°С) (22500)
Климатический коэффициент

Климатическая зона I (Верт. — 1.9; Горизонт. — 5.75)Климатическая зона II (Верт. — 1.7; Горизонт. — 4.0)Климатическая зона III (Верт. — 1.45; Горизонт. — 2.25)Климатическая зона IV (Верт. — 1.3; Горизонт. — 1.75)
Нижний слой грунта Песок сильно увлажненный (60)Песок умеренно увлажненный (130)Песок влажный (400)Песок слегка влажный (1500)Песок сухой (4200)Песчаник (1000)Супесок (300)Супесь влажная (150)Суглинок сильно увлажненный (60)Суглинок полутвердый, лессовидный (100)Суглинок промерзший слой (190)Глина (при t > 0°С) (60)Торф при t = 0°С (50)Торф при t > 0°С (40)Солончаковые почвы (при t > 0°С) (25)Щебень сухой (5000)Щебень мокрый (3000)Дресва (при t > 0°С) (5500)Садовая земля (40)Чернозем (50)Речная вода (1000)Гранитное основание (при t > 0°С) (22500)
Количество верт. заземлителей 1 вертикальный заземлитель2 вертикальных заземлителя3 вертикальных заземлителя4 вертикальных заземлителя5 вертикальных заземлителей6 вертикальных заземлителей7 вертикальных заземлителей8 вертикальных заземлителей9 вертикальных заземлителей10 вертикальных заземлителей11 вертикальных заземлителей12 вертикальный заземлителей13 вертикальных заземлителей14 вертикальных заземлителей15 вертикальных заземлителей16 вертикальных заземлителей17 вертикальных заземлителей18 вертикальных заземлителей19 вертикальных заземлителей20 вертикальных заземлителей
Глубина верхнего слоя грунта, H (м)
Длина вертикального заземлителя, L1 (м)
Глубина горизонтального заземлителя, h3 (м)
Длина соединительной полосы, L3 (м)
Диаметр вертикального заземлителя, D (м)
Ширина полки горизонтального заземлителя, b (м)
Удельное электрическое сопротивление грунта
Сопротивление одиночного верт. заземлителя
Длина горизонтального заземлителя
Сопротивление горизонтального заземлителя:
Общее сопротивление растеканию электрического тока

www.asutpp.ru

Продолжение примеров расчёта заземляющего устройства

  Наиболее востребованным расчёт заземления с сопротивлением не более 4 Ом., которое должно обеспечить надёжное сопротивление заземляющего устройства в любое время года, при линейных напряжениях 380 В., к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора, или выводы источника трёхфазного 380 В, или 220 В однофазного тока.

3.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей в ряд с нормированным сопротивлением ПУЭ до ρн  — 4 Ом·м:

Исходные данные для расчёта:

Почва — глина с удельным сопротивлением ρ — 60 Ом·м., II климатическая зона с ψ — 1,5 для вертикального электрода и ψ — 3,5 для горизонтальной полосы, вертикальные электроды: труба стальная d -50 мм., с толщиной стенки h — 4 мм., длина электрода L — 2,5 м., горизонтальная полоса: сталь шириной b — 60 мм., толщенной h — 4 мм., глубина траншеи равна t = 0,7 м., расстояния между заземляющими стержнями (предварительно) примем из соотношения a = 1хL.

  1. Расчёт одиночного вертикального заземлителя:

где,  ρэкв = Ψ·ρ = 1.5 · 60 = 90 Ом·м;    T = 0,5 · L + t = 0,5 · 2,5 + 0,7 = 1,95 м.

RО  = 90 / (2π · 2,5) · (ln (2 · 2,5 / 0,050) + 0,5 · ln (4 · 1,95 + 2,5) / (4 · 1,95 — 2,5)) = 5,73 · (ln 100 + 0,5 · ln 1,943) = 28,29 Ом·м.,  примем Ro = Rв = 28,29 Ом·м.

2. Находим предварительное количество стержней вертикального заземления в ряд без учета сопротивления горизонтального заземления:

n = 28,29 /4 = 7,07 шт., находим по таблице 3 ближайшее значение, где n ≈ 7 шт., далее по таблице 3.2 выберем число электродов n = 6 шт., к их длине a = 1хL коэффициент спроса  ηВ = 0,65, уточняем число электродов:

n = 28,29 / (4 · 0,65) = 10,88 шт; примем ближайшее значение по таблице 3, где кол. вертикальных электродов n = 10 шт., коэффициент спроса  ηВ = 0,59.

3. Длину горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных в ряд, где а = 1 · L = 1 · 2,5 = 2,5 м;  LГ = а · (n — 1) — в ряд, LГ = 2,5 · (10 — 1) = 22,5 м; находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя, где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5:

 RГ = 0,366 · (60 · 3,5 / 22,5 · 0,62) · lg (2 · 22,52 /0,060 · 0,7) = 5,51 · lg 24107,14 = 24,15 Ом·м, где коэффициент спроса по таблице 3 ηГ = 0,62, примем сопротивление горизонтального заземлителя RГ = 24,15 Ом·м.

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

Rоб =  (24,15 · 28,29) / (28,29 · 0,62) + (24,15 · 0,59 ·10) = 4,269 Ом·м, где Rоб = 4,27  Ом·м, что не соответствует норме  сопротивление не более Rн = 4 Ом., учитывая погрешность расчёта можно оставить полученное значение, т.к. данный расчет следует применять как оценочный, для ООО и ИП обязательное проведения электроизмерений после окончания монтажа заземляющего устройства электролабораторией. Для нового устройства заземления рекомендуется развести пачку соли на ведро воды и пролить вертикальные электроды (один раствор на один электрод) до замера сопротивления, старый «дедовский» способ, улучшить растекание тока заземлителя и уменьшить сопротивление почти в два раза. 

 Для экономии места под заземлитель в данном случае воспользуемся расчётом использования параллельно уложенных полосовых заземлителей в ряд с исходными данными выше, где R0 28,29 Ом·м.:

Примем предварительное количество стержней вертикального одного заземления в ряд без учета сопротивления горизонтального заземления:

n = 10 /2 = 5 шт.,  где коэффициент спроса  ηВ = 0,7, длину горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных в один ряд, где а = 1 · L = 1 · 2,5 = 2,5 м;  LГ = а · (n — 1) — в ряд, LГ = 2,5· (5 — 1) = 10 м.

Находим сопротивление растекания тока для одного горизонтального заземлителя, где коэффициент спроса  ηГ = 0,74:

RГ = 0,366 · (60 · 3,5 / 10 · 0,74) · lg (2 · 102 /0,060 · 0,7) = 5,51 · lg 476,19 = 27,81 Ом·м.

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

Rоб =  (27,81 · 28,29) / (28,29 · 0,74) + (27,81 · 0,7 ·5) = 6,65 Ом·м, где Rоб = 6,65 Ом·м., далее опредилим сопротивление одного горизонтального заземлителя проложенного параллельно в  2 ряда, по таблице 9 ниже выбираем коэффициент влияния между полосами длиной 15 м. и расстоянием между ними 5 м.:

таблица 9         1) данные приближенные

тогда, заземление Rоб  с двумя горизонтальными полосами проложенных параллельно: Rоб =  6,65  / (2 · 0,83) = 4 Ом·м, что соответствует норме  сопротивление не более Rн = 4 Ом., где η — 0,83 коэффициент влияния.

 4.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей по контуру с нормированным сопротивлением ПУЭ до ρн  — 4 Ом·м. в неоднородном грунте:

В этом примере выбран грунт для расчёта двухслойный.

  Верхний грунт — песок с удельным сопротивлением ρ1 — 500 Ом·м., толщина верхнего слоя грунта Н – 1 м., нижний слой грунта — глина с удельным сопротивлением ρ2 — 60 Ом·м., II климатическая зона с ψ — 1,5 для вертикального электрода и ψ — 3,5 для горизонтальной полосы, вертикальные электроды: уголок b -50 мм. (d = 0.95 · b ≈ 0,05 м), с толщиной стенки h — 4 мм., длина электрода L — 2,5 м., горизонтальная полоса: сталь шириной b — 40 мм.(0,04 м), толщенной h — 4 мм., глубина траншеи равна t = 0,7 м., расстояния между заземляющими стержнями (предварительно) примем из соотношения a = 1хL.

  1. Находим эквивалентное удельное сопротивление в неоднородном грунте (двухслойный) вертикального заземлителя:

ρэкв = (1,5 · 500 · 60 ·  2,5) / (500 · (2,5 — 1 + 0,7) + 60 · (1 — 0,7))  = 100,63 Ом·м.

2. Расчёт одиночного вертикального заземлителя с найденным в двухслойном грунте удельным сопротивлением  ρэкв = 100,63 Ом.:

RО  = 100.63 / (2π · 2,5) · (ln (2 · 2,5 / 0,05) + 0,5 · ln (4 · 1,95 + 2,5) / (4 · 1,95 — 2,5)) = 6,41 · (ln 100 + 0,5 · ln 1,943) = 31,648 Ом·м., где T = 0,5 · L + t = 0,5 · 2,5 + 0,7 = 1,95 м.  Примем RО = RВ = 31,65 Ом·м.,

3. Находим предварительное количество стержней вертикального заземления по контуру без учета сопротивления горизонтального заземления:

n = 31,65 /4 = 7,9 шт., находим по таблице 3 ближайшее значение, где n ≈ 8 шт., далее по таблице 3.2 выберем число электродов n = 10 шт., к их длине a = 1хL коэффициент спроса  ηВ = 0,56, уточняем число электродов:

 n = 31,65/(4 · 0,56) = 14,13 шт; примем ближайшее значение в сторону увеличения по таблице 3, где кол. вертикальных электродов n = 20 шт., коэффициент спроса  ηВ = 0,47.

4. Находим эквивалентное удельное сопротивление горизонтального заземлителя:

 Длину горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных по контуру, где а = 1 · L = 1 · 2,5 = 2,5 м; где  LГ = а · n, LГ = 2,5 · 20 = 50 м; находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя, где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5:

 RГ = 0,366 · (500 · 3,5 / 50 · 0,27) · lg (2 · 502 /0,040 · 0,7) = 47,44 · lg 178571,42 = 249,45 Ом·м, где коэффициент спроса по таблице 3 ηГ = 0,27, примем сопротивление горизонтального заземлителя RГ =  249,45 Ом·м.

5. Находим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Rоб =  (249,45 · 31,65) / (31,65 · 0,27) + (249,45 · 0,47 ·20) = 3,354 Ом·м, где Rоб = 3,35  Ом·м,  что соответствует норме  сопротивление не более Rн = 4 Ом.,

   Посмотреть                 Рисунки к примерам расчёта заземления

Примечание: данный раздел пока находится в разработке, могут быть опечатки. 

Вернутся:

на страницу  ⇒   Системы заземляющих устройств

на страницу        Глубине промерзания грунта заземляющих устройств

на страницу      Расчёт заземляющих устройств

на страницу    Примеры расчёта заземления

Перейти в раздел:   Паспорт ЗУ, Акт освидетельствования скрытых работ, Протокол испытания ЗУ

energetik.com.ru

Расчет заземления

МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрических
станций

РАСЧЕТ
ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ В УСТАНОВКАХ С
ЭФФЕКТИВНО-ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Методические
указания

к курсовому и
дипломному проектированию

Для студентов з/о

специальности
– 100100 электрические станции, обучающихся
по ускоренной форме (на базе среднего
технического образования)

Киров 2000

УДК 621.
311.2:621.313./.316

Составитель
: к.т.н., ст. препод. Кушкова Е.И.,

каф. ЭС

Подписано в
печать Усл.печ. л

Бумага
типографская. Печать матричная.

Заказ № Тираж
Бесплатно.

Текст напечатан
с оригинал-макета, предоставленного
авторами

 Вятский
государственный технический университет,
2000

Права на данное
издание принадлежат Вятскому

государственному
техническому университету

Заземляющее
устройство для установок с
эффективно-заземленной нейтралью (110
кВ и выше) выполняется в виде горизонтальной
сетки из проводников, уложенных в земле
на глубине t=0,50,8
м, и вертикальных электродов. Сетка
охватывает всю площадь, на которой
расположено электрооборудование. Она
состоит из контурного проводника и
некоторого числа внутренних проводников
(продольных и поперечных), образующих
квадратные или прямоугольные ячейки.
Расстояние между продольными и поперечными
горизонтальными заземлителями не должно
превышать 30 м. Вертикальные электроды
следует устанавливать только по периметру
сетки. Длина вертикальных электродов
lВ=520
м.

Размер ОРУ
определяется исходя из размеров ячейки
и количества ячеек. Площадь заземления
(S,
м2)
принимается равной площади ОРУ.

Строение земли,
как правило, слоистое. Чтобы упростить
расчет, реальную многослойную схему
приводят к эквивалентной двухслойной.

Расчет заземляющих
устройств в установках 110 кВ и выше
производится по допустимому сопротивлению
заземления (RЗ=0,5
Ом) и предельно допустимому напряжению
прикосновения (UПР.ДОП),
причем основной является вторая величина.

Порядок выполнения
расчета:

  1. По
    таблице 1 выбрать тип грунта верхнего
    и нижнего слоя земли. Определить удельное
    сопротивление верхнего (1,
    Омм)
    и нижнего (2,
    Омм)
    слоя. Задавшись климатической зоной,
    по таблице 2 определить толщину верхнего
    слоя (h1=hC,
    м).

Таблица 1 – Удельные
сопротивления грунтов

Грунт


Ом 
м

Грунт


Ом 
м

Песок

4001000

Торф

20

Супесок

150400

Чернозем

1050

Суглинок

40150

Мергель,
известняк

10002000

Глина

870

Скалистый
грунт

20004000

Садовая
земля

40

Таблица
2

Климатическая
зона

I

II

III

IV

Толщина
слоя сезонных изменений hC
, м

2,2

2,0

1,8

1,6

  1. Зная
    размеры и количество ячеек ОРУ определить
    его площадь (S,
    м2)
    и периметр (Р, м).

  2. Задаться
    глубиной заложения (t
    =0,50,8
    м), размером
    и числом электродов и условно (в масштабе)
    разместить их на площадке ОРУ (рис. 1).
    Причем расстояние между горизонтальными
    полосами должно быть не более 30 м.
    Вертикальные проводники установить
    по периметру сетки, расстояние между
    ними от 1 до 4 lВ.

Рисунок 1. Схема
заземлителя.

  1. Определить
    общую длину горизонтальных проводников
    (LГ
    , м),
    количество (nВ)
    и полную длину вертикальных электродов
    (LВ=
    lВnВ,
    м), среднее расстояние между вертикальными
    проводниками (
    = P/ nB).

  2. Определить
    сопротивление заземлителя:

,

где

при

;

при

.


– эквивалентное
удельное среднее сопротивление земли.


,

где

при

;

при

.

  1. Сопротивление
    заземляющего устройства, включая
    естественные заземлители:

,

где

сопротивление естественных заземлителей.

Поскольку на
сопротивление естественных заземлителей
влияют многие факторы, то его величину
определяют непосредственно измерением.
В расчетах можно приближенно принять
=1,53
Ом.

  1. По
    таблице 3 определить наибольшее
    допустимое напряжение прикосновения
    (UПР.ДОП,
    В). За расчетную длительность воздействия
    принимается B=tРЗ
    + tОВ
    (см. расчет токов КЗ).

Таблица 3

Длительность
воздействия, с

до
0,1

0,2

0,5

0,7

1,0

более
1

до
3

Наибольшее
допустимое напряжение прикосновения,
В

500

400

200

130

100

65

  1. Напряжение,
    приложенное к человеку

,

где

коэффициент распределения потенциала
по поверхности земли


.

Параметр М
определяется по таблице 4.

Таблица 4

0,5

1

2

3

4

5

6

7

8

10

М

0,36

0,50

0,62

0,69

0,72

0,75

0,77

0,79

0,80

0,82

Коэффициент

,

где
=1000
Ом – сопротивление тела человека;

–сопротивление растекания тока от
ступней.

– сопротивление
верхнего слоя земли.


начальное значение
периодической составляющей тока при
однофазном КЗ на ОРУ.

Так как в сети с
эффективно-заземленной нейтралью
принимаются меры по ограничению тока
однофазного КЗ, для того чтобы он не
превышал тока трехфазного КЗ, то при
расчете заземления условно можно принять
.

  1. Проверяется
    условие UЧ
    <
    UПР. ДОП
    .

Если условие не
выполняется, то необходимо уменьшить
расстояние между горизонтальными
заземлителями (увеличивается LГ),
увеличить число и длину вертикальных
заземлителей. Эффективной мерой является
подсыпка гравия или щебня слоем 0,150,2
м по всей территории ОРУ. Удельное
сопротивление верхнего слоя при этом
резко возрастает (
Омм),
что снижает ток, проходящий через
человека, так как резко возрастает
.

Пример расчета
заземляющего устройства.

Задание.

Рассчитать
заземляющее устройство ОРУ 220 кВ,
выполненное по схеме две системы сборных
шин с обходной. Число присоединений
равно 8. Начальное значение периодической
составляющей тока при трехфазном КЗ на
ОРУ 10 кА, время отключения 
=0,2 с.

Решение.

  1. По
    таблице 1 принимаем в качестве верхнего
    слоя супесок (Омм),
    в качестве нижнего слоя суглинок (
    Омм).
    Пусть РУ находится во второй климатической
    зоне, тогда по таблице 2 h1=2
    м.

  2. По
    [3]
    размеры ячейки типового ОРУ 220 кВ,
    выполненного по схеме две системы
    сборных шин с обходной 90,6х15,4 м. На ОРУ
    8 ячеек присоединений, а также ячейки
    шиносоединительного и обходного
    выключателей, всего 10 ячеек. Размеры
    ОРУ 90,6х154 м, площадь S=13952,4
    м2.,
    периметр Р=489,2 м.

  3. Принимаем
    глубину заложения электродов t=0,6
    м, расстояние между горизонтальными
    полосами 20 м., длина вертикальных
    электродов lВ=20
    м. Вертикальные электроды установлены
    по периметру сетки в местах пересечения
    внутренних проводников с контурным.
    Уточняем расстояние между горизонтальными
    проводниками. Количество ячеек

    и
    .
    Принимаем 4 и 7 ячеек. Расстояние между
    продольными проводниками

    м, между поперечными

    м. На рисунке 1 приведена схема заземлителя.

Рисунок 1. Схема
заземлителя ОРУ 220 кВ.

  1. Общая
    длина горизонтальных проводников

м.

Число вертикальных
электродов nВ=22,
полная длина вертикальных электродов

LВ=
lВnВ,
м.

.

Среднее расстояние
между вертикальными проводниками


= P/ nB
, м.


=
489,2/22=22,2 м.

  1. Определяем
    сопротивление заземлителя

, Ом.

м;

>0,1;

.


,
Омм.

.

.

.

  1. Сопротивление
    заземляющего устройства, включая
    естественные заземлители:

,
Ом.

Сопротивление
естественных заземлителей приближенно
принимаем
=1,5
Ом.

.

Сопротивление
заземляющего устройства ниже допустимого,
но основной является величина допустимого
напряжения прикосновения.

  1. По
    таблице 3 для длительности воздействия
    В=0,2
    с наибольшее допустимое напряжение
    прикосновения UПР.
    ДОП
    =400 В.

  1. Рассчитываем
    напряжение, приложенное к человеку

,
В.


.

По таблице 4 для
=4
параметр М=0,72.

.

Коэффициент

,

где
=1000
Ом – сопротивление тела человека;

–сопротивление
растекания тока от ступней.

=400 – сопротивление
верхнего слоя земли.

.

=10
кА.

.

  1. UЧ
    >
    UПР. ДОП
    .

Для уменьшения
напряжения прикосновения применим
подсыпку слоя гравия толщиной 0,2 м по
всей территории ОРУ. Удельное сопротивление
верхнего слоя при этом

Омм,
тогда

.

Подсыпка гравием
не влияет на растекание тока с заземляющего
устройства, так как глубина заложения
заземлителей 0,6 м больше толщины слоя
гравия, поэтому соотношение

и величина М остаются неизменными, тогда
напряжение прикосновения

,

что
меньше допустимого значения 400 В.

Литература

  1. Электротехнический
    справочник, т.1 /Под. общ. ред. В.Г.
    Герасимова и др./ – М.: Энергоатомиздат,
    1985.

  2. Васильев
    А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф., Околович
    М.Н. Электрическая часть станций и
    подстанций.– М.: Энергоатомиздат, 1990.

  3. Рожкова
    Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование
    станций и подстанций.– М.: Энергоатомиздат,
    1987.

  4. Долин
    П.А. Основы техники безопасности в
    электроустановках. – М.: Энергия, 1979.

studfiles.net

Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о