Пример: Расчет защитного заземления. Расчет заземления пример

Пример: Расчет защитного заземления

Рекомендованы учебно-методической комиссией ИЭФ

Протокол №7/03 от 22.03.2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………...6

1. Расчет защитного заземления………………………………………….7

2. Расчет зануления……………………………………………………….13

3.Расчет прожекторного освещения……………………………………..19

4. Молниезащита………………………………………………………….22

Литература………………………………………………………………...24

ВВЕДЕНИЕ

Безопасность жизнедеятельности представляет собой область научных знаний, охватывающих теорию и практику защиты человека от опасных и вредных факторов во всех сферах человеческой деятельности, сохранение безопасности и здоровья в среде обитания.

К вредным относятся такие факторы, которые становятся в определенных условиях причиной заболеваний или снижения работоспособности. При этом имеется в виду снижение работоспособности, исчезающее после отдыха или перерыва в активной деятельности.

Опасными называют такие факторы, которые приводят в определенных условиях к травматическим повреждениям или внезапным и резким нарушениям здоровья. Это деление условно, т.к.вредные факторы в определенных условиях могут стать опасными.

Безопасность жизнедеятельности можно определить как такое состояние окружающей среды, при котором исключена возможность повреждений организма человека в процессе его разнообразной деятельности.

В последние годы масштабы промышленного и гражданского строительства в нашей стране значительно возросли, увеличилось число уникальных сооружений, строительство которых требует решения сложных инженерных вопросов их безопасности жизнедеятельности, созданию благоприятных и безвредных условий труда.

В связи с этим приняты и введены в действие новые строительные нормы и правила СНиП 12-03-2001г. Часть 1 и СНиП 12-04-2002г. Часть 2 «Безопасность труда в строительстве», в замен СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».

Поэтому для подготовки будущих специалистов строительного производства необходимо научить студентов практическим навыкам и проведению расчетов по защите человека от конкретных опасностей в строительстве в том числе по защите от поражения электрическим током, электрической дугой, статическим электричеством.

Расчет защитного заземления

Таблица 1 – Исходные данные по защитному заземлению

№ вар ианта	U, кВ	Контур заземлителя	Re, Ом	lкл м	lвл м	lв м	d, мм	Lт , м	Сечение полосы, (размеры полосы)	t0 , м	ρ рв Ом·м	ρ рг Ом·м
Длина	Ширина

0										4х40	0,8
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-

Пример: Расчет защитного заземления

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора с изолированными нейтралями на стороне 6 кВ и с глухо-заземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; размещена в отдельном кирпичном здании. Предполагаемый контур искусственного заземлителя вокруг здания имеет форму прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м.

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию, с учетом сезонных изменений, составляет Re=l5Ом. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна протяженность линий 6 кВ-кабельных Lкл=70 км, воздушных Lвл=65км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной Lв=5м, диаметром d=12мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода - стальной полосы длиной

Lг=50 м, сечением 4×40 мм, уложенной в землю на глубине to=0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления фунта, полученные в результате измерений и расчета равны:

для вертикального электрода длиной 5м pрв =120 Ом·м;

для горизонтального электрода длиной 50м ррг = 176 Ом·м.

Решение

Проводим расчет заземлителя в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению [4].

Расчетный ток замыкания на землю на стороне с напряжением U=6кВ, [4,с.204]:

Требуемое сопротивление растеканию заземлителя, который принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ, [табл. 1]:

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя [4, с.207]

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру прямоугольника длиной 15м и шириной 10м вокруг здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем на расстоянии, а=5 м один от другого.

Из предварительной схемы следует, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода Ц=50 м, а количество вертикальных электродов n=L/a = 50/5 = 10 шт., рис. 1 а.

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета.

Определяем расчетное сопротивление растеканию вертикального электрода [4, с.90, табл.3.1]:

где

d = 12 мм = 0,012 м - диаметр электрода,

t = t0 +0,5lВ = 8+0,5·5 = 3,3м

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтального электрода [4, с.90, табл.3.1.]:

где

В = 40мм = 0,04м - ширина полки уголка,

t = to= 0,8м - глубина заложения электрода.

Для принятого нами контурного заземлителя при отношении

a/lв=5/5=1 и n=10шт. по таблице 4 определяем коэффициенты использования электродов заземлителя:

ηв=0,56 - коэффициент использования вертикальных электродов,

ηг=0,34 - коэффициент использования горизонтального электрода.

Находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя, [4, с. 108]:

Это сопротивление R=3,9Ом больше, чем требуемое Rн=3,6Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов до n=13шт.

Затем, для прежнего отношения и вновь принятого количества вертикальных электродов n=13шт., по таблице 4 находим новые значения коэффициентов использования электродов заземлителя: вертикальных

ηв=0,53 и горизонтального ηг=0,32.

Находим новое значение сопротивления растеканию тока группового заземлителя:

Это сопротивление R=3,32Ом меньше требуемого Rh=3,6Ом, но так как разница между ними невелика Rh-R=0,28Ом и она повышает условия безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, окончательная схема контурного группового заземлителя состоит из 13 вертикальных стержневых электродов длиной 5м диаметром 12мм с расстоянием между ними равным 5м и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 70м, сечением 4×40мм, заглубленных в землю на 0,8м, рис.1б.

Таблица 1.1 – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В

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

Примечания: Для электроустановок напряжением до 1000 В значения R, даны при условии, что удельное сопротивление грунта ρ≤100 Омּм. При удельном сопротивлении грунта ρ>100 Омּм разрешается увеличивать указанные величины в К= ρ/100, но более чем в 10 раз.

Рисунок 1 – Схемы контурных искусственных заземлителей подстанции:

а) предварительная (n=10шт., а=5м, Lг=50м)

б) окончательная (n=13шт., а=5м, Lг=70м)

Таблица 1.2 – Приближенные значения значения удельных сопротивлений грунтов и воды

Грунт, вода	Удельное сопротивление ρ, Ом·м	Грунт, вода	Удельное сопротивление ρ,Ом·м
Глина		Мергель, известняк, крупный песок с валунами	1000-2000
Суглинок
Песок
Супесь		Скала, валуны	2000-4000
Торф		Речная вода	10-100
Чернозем		Морская вода	0,2-1
Садовая земля

Таблица 1.3 – Признаки климатических зон и значения коэффициента сезонности Кс

Данные, характеризующие климатические зоны и тип Климатические зоны РФ применяемых заземляющих электродов
I	II	III	IV
Климатические признаки зон: средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	от - 20 до - 15	от - 14 до - 10	от - 10 до 0	от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль ), °С	от + 16 до + 18	от + 18 до + 22	от + 22 до + 24	от + 24 до + 26
среднегодовое количество осадков, мм	-400	-500	-500	-300-500
Продолжительность замерзания вод, дн	190-170
Значение коэффициента Кс для вертикальных электродов длиной 2-3 м и глубине заложения их вершины 0,5-0,8 м	1,8-2	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
Значение коэффициента Кс для протяженных горизонтальных электродов при глубине их заложения 0.8 м	4,5-7,0	3,5-4,5	2,0-2,5	1,5-2.0
Значение коэффициента Кс для вертикальных электродов длиной 5 м и глубине заложения их вершины 0,7-0,8 м	1,35	1,25	1,15	1,1

Примерное распределение республик и областей РФ по климатическим зонам:

I зона: Карелия севернее Петрозаводска, республика Коми, Архангельская и Кировская области, Заволжье восточнее Казани и Самары, Урал, Омская, Новосибирская, Иркутская и Читинская области, южные районы Тюменской области, Хабаровского и Красноярского краев, Приморская и Сахалинская области.

II зона: Ленинградская область, южная часть Карелии. Вологодская область, центральные районы РФ до Волгоградской области.

IIIзона:Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская,Ростовская области.

IVзона: Краснодарский и Ставропольский края, Астраханскаяобласть.

Таблица 1.4 Коэффициенты использования электродов заземлителя

a/l	Коэффициенты использования вертикальных электродов ηВ, размещенных в ряд при числе электродов в ряду

	0,85	0,73	0,65	0,59	0,48	-	-	-
	0,91	0,83	0,77	0,74	0,67	-	-	-
	0,94	0,89	0,85	0,81	0,76	-	-	-
a/l	Коэффициенты использования вертикальных электродов ηВ, размещенных по контуру, при числе электродов в контуре

	-	0,69	0,61	0,56	0,47	0,41	0,39	0,36
	-	0,78	0,73	0,68	0,63	0,58	0,55	0,52
	-	0,85	0,80	0,76	0,71	0,66	0,64	0,62
a/l	Коэффициенты использования вертикального электрода ηГ, соединяющего вертикальные электроды размещенные в ряд, при числе электродов в ряду

	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
	0,94	0,89	0,84	0,75	0,56	-	-	-
	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
a/l	Коэффициенты использования вертикального электрода ηГ, соединяющего вертикальные электроды размещенные по контуру, при числе вертикальных электродов в контуре

	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Примечания: 1) a/l – отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине. 2) коэффициенты использования электродов заземлителя получили еще название коэффициентов взаимного экранирования.

Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 173 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.017 сек.)

mybiblioteka.su

Расчет заземления с примерами

Одной из наиболее важных причин расчета заземления и установки является то, что оно защищает людей, приборы в доме от повышенного напряжения. Если вдруг молния ударит в дом или по какой-то причине произойдет скачок мощности в сети, но при этом электрическая система заземлена, все это избыточное электричество уйдет в землю, а иначе случится взрыв, который может уничтожить все на своем пути.

Оборудование электрозащиты

Рост потребления электроэнергии во всех сферах жизни, дома и на работе, требует четких правил безопасности для жизнедеятельности человека. Многочисленные национальные и международные стандарты регулируют требования к строительству электрических систем для обеспечения безопасности людей, домашних животных и имущества при использовании электроприборов.

Оборудование электрозащиты, устанавливаемое во время строительства жилых и общественных объектов, должно регулярно проверяться, чтобы обеспечить надежную работу на протяжении многих лет. Нарушения правил безопасности в электрических системах могут иметь негативные последствия: угроза жизни людей, разрушение имущества или уничтожение проводки.

Нормами безопасности установлены следующие верхние пределы для безопасного касания человеком токоведущих поверхностей: 36 В переменного тока в сухих зданиях и 12 В переменного тока во влажных помещениях.

Заземляющая система

Заземляющая система - абсолютно необходимое техническое оборудование для каждого здания, поэтому это первый компонент электроустановки, который монтируется на новом объекте. Термин «заземление» используется в электротехнике для целенаправленного подключения электрических компонентов к земле.

Защитное заземление оберегает людей от удара электротоком при касании электрооборудования в случае его неисправности. Мачты, заборы, инженерные сети, такие как водопроводные трубы или газопроводы в обязательном порядке должны быть подключены защитным кабелем посредством присоединения к клемме или заземляющей планке.

Задачи функциональной защиты

Функциональное заземление не обеспечивает безопасность, как следует из названия, вместо этого оно создает бесперебойную работу электрических систем и оборудования. Функциональное заземление рассеивает токи и источники помех на земные тестовые адаптеры, антенны и другие устройства, которые принимают радиоволны.

Они определяют общие опорные потенциалы между электрооборудованием и устройствами и, таким образом, предотвращают различные сбои в частных домах, например, такие как мерцание телевизора или света. Функциональное заземление никогда не может выполнять задачи защитного.

Все требования по защите от поражения электрическим током можно найти в государственных стандартах. Создание защитного заземления является жизненно важным и поэтому всегда имеет приоритет над функциональным.

Предельное сопротивление защитных устройств

В безопасной для людей системе защитные устройства должны срабатывать, как только напряжение неисправности в системе достигает значения, которое может быть опасным для них. Для расчета этого параметра можно использовать указанные выше данные предельного напряжения, выберем среднюю величину U = 25 В переменного тока.

Выключатели остаточного тока, установленные в жилых помещениях, обычно не сработают на землю, пока ток короткого замыкания не достигнет 500 мА. Поэтому согласно закону Ома, с U = R1 R = 25 В / 0,5 А = 50 Ом. В связи с чем для соответствующей защиты безопасности людей и имущества земля должна иметь сопротивление менее 50 Ом, или R earth<50.

Факторы надежности электродов

Согласно государственным стандартам, в качестве электродов можно рассматривать следующие элементы:

вертикально вставленные стальные сваи или трубы;
горизонтально уложенные стальные полосы или провода;
углубленные металлические пластины;
металлические кольца, расположенные вокруг фундамента или встроенные в основания.

Водопроводные трубы и другие подземные стальные инженерные сети (если есть согласования с собственниками).

Надежное заземление с сопротивлением менее 50 Ом зависит от трех факторов:

Вид земли.
Тип и сопротивление почвы.
Сопротивление заземляющей линии.

Расчет устройства заземления нужно начинать с определения удельного сопротивления почвы. Оно зависит от формы электродов. Удельное сопротивление земли r (греческая буква Rho) выражается в ом-метрах. Это соответствует теоретическому сопротивлению заземляющего цилиндра площадью 1 м2, у которого сечение и высота равны 1 м. Сопротивление Земли сильно варьируется в зависимости от природы почвы, влажности и температуры (в случае мороза или засухи оно становится выше). Примеры удельного сопротивление почвы в Ом-м:

болотистая почва от 1 до 30;
лессовая почва от 20 до 100;
гумус от 10 до 150;
кварцевый песок от 200 до 3000;
мягкий известняк от 1500 до 3000;
травянистый грунт от 100 до 300;
скалистая земля без растительности - 5.

Монтаж заземляющего устройства

Заземляющий контур монтируется из конструкции, состоящей из стальных электродов и соединяющих планок. Устройство после погружения в грунт подключается с домовому электрощитку проводом или аналогичной металлической полосой. Влажность грунта влияет на уровень размещения конструкции.

Существует обратно пропорциональная зависимость длины арматуры и уровня подземных вод. Предельное расстояние от объекта строительства колеблется от 1 м до 10 м. Электроды для расчета заземления должны входить в землю ниже линии промерзания грунта. Для коттеджей контур монтируется с использованием металлоизделий: труб, гладкой арматуры, стального уголка, двутавра.

Форма их должна быть приспособленной для глубокого вхождения в грунт, площадь сечения арматуры более 1,5 см2. Арматура размещается в ряду или в форме разнообразных фигур, которые напрямую зависят от фактического местонахождения площадки и возможности монтажа защитного устройства. Часто применяется схема по периметру объекта, тем не менее треугольная модель заземления пока остается самой распространенной.

Несмотря на то, что защитную систему можно изготовить самостоятельно, используя имеющейся материал, многие домостроители приобретают заводские комплекты. Хотя они недешевые, но простые в установке и долговечны в применении. Обычно такой комплект состоит из омедненных электродов длиной 1 м, оборудованных резьбовым соединением для монтажа.

Общий расчет полос

Нет общего правила для расчета точного количества ям и размеров заземляющей полосы, но разряд тока утечки определенно зависит от площади поперечного сечения материала, поэтому для любого оборудования размер заземляющей полосы рассчитывается на ток, который должен будет переноситься этой полосой.

Для расчета контура заземления сначала рассчитывается ток утечки, и определяется размер полосы.

Для большей части электрооборудования, такого как трансформатор, дизель-генератор и т. д, размер нейтральной заземляющей полосы должен быть таким, чтобы выдерживать нейтральный ток этого оборудования.

Например, для 100 кВА трансформатора, полный ток нагрузки составляет около 140 A.

Подключенная полоса должна быть способна выдерживать не менее 70 А (нейтральный ток), это означает, что полоса 25x3 мм достаточна для переноса тока.

Для заземления корпуса используют полосу меньшего размера, которая может нести ток 35 А, при условии использования 2-х земляных ям для каждого объекта в виде резервной защиты. Если одна полоса становится непригодной из-за коррозии, что нарушает целостность цепи, ток утечки протекает через другую систему, обеспечивая защиту.

Расчет количества труб защиты

Сопротивление заземления одиночного стержня или трубы электрода рассчитывается в соответствии:

R = ρ / 2 × 3,14 × L (log (8xL / d) -1)

Где:

ρ = Сопротивление грунта (Омметр), L = Длина электрода (метр), D = Диаметр электрода (метр).

Расчет заземления (пример):

Вычислить сопротивление изолирующего стержня заземления. Он имеет длину 4 метра и диаметр 12,2 мм, удельный вес 500 Ом.

R = 500 / (2 × 3,14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0,0125) -1) = 156,19 Ом.

Сопротивление заземления одиночного стержневого или трубного электрода рассчитывается так:

R = 100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))

Где:

ρ = Сопротивление грунта (Омметр), L = Длина электрода (см), D = Диаметр электрода (см).

Определение заземляющей конструкции

Расчет заземления электроустановки начинают с определения количества заземляющей трубы диаметром 100 мм, длиной 3 метра. Система имеет ток повреждения 50 KA в течение 1 секунды, а удельное сопротивление грунта - 72,44 Ом.

Текущая плотность на поверхности земного электрода:

Мак. допустимая плотность тока I = 7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2

Мак. допустимая плотность тока = 7,57 × 1000 / (√72,44X1) = 889,419 A / м2

Площадь поверхности одного диаметра 100 мм. 3-метровая труба = 2 x 3,14 L = 2 x 3,14 x 0,05 x 3 = 0,942 м2

Мак. ток, рассеиваемый одной заземляющей трубой = Текущая плотность x Площадь поверхности электрода.

Максим. ток, рассеиваемый одной заземляющей трубой = 889,419x 0,942 = 838 А,

Количество требуемой заземляющей трубы = Ток повреждения / Макс.

Количество требуемой заземляющей трубы = 50000/838 = 60 штук.

Сопротивление заземляющей трубы (изолировано) R = 100xρ / 2 × 3,14xLx (log (4XL / d))

Сопротивление заземляющей трубы (изолировано) R = 100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10)) = 7,99 Ом / Труба

Общее сопротивление 60 штук заземления = 7.99 / 60 = 0.133 Ом.

Сопротивление полосы заземления

Сопротивление заземляющей полосы (R):

R = ρ / 2 × 3,14xLx (log (2xLxL / wt))

Пример расчета контурного заземления приведен ниже.

Рассчитать полосу шириной 12 мм, длиной 2200 метров, заглубленной в землю на глубине 200 мм, удельное сопротивление грунта составляет 72,44 Ом.

Сопротивление заземляющей полосы (Re) = 72,44 / 2 × 3,14x2200x (log (2x2200x2200 / .2x.012)) = 0,050 Ω

Из приведенного выше общего сопротивления 60 штук заземляющих труб (Rp) = 0,133 Ом. И это связано с грубой заземляющей полосой. Здесь чистое сопротивление заземления = (RpxRe) / (Rp + Re)

Чистое сопротивление = (0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05) = 0,036 Ом

Полное сопротивление заземления и количество электродов для группы (параллельное соединение). В случаях, когда одного электрода недостаточно для обеспечения требуемого сопротивления заземления, должно использоваться более одного электрода. Разделение электродов должно составлять около 4 м. Совокупное сопротивление параллельных электродов является сложной функцией нескольких факторов, таких как количество и конфигурация электрода. Общее сопротивление группы электродов в различных конфигурациях согласно:

Ra = R (1 + λa / n),

где a = ρ / 2X3.14xRxS

Где: S = Расстояние между регулировочным стержнем (метр).

λ = Фактор, приведенный в таблице ниже.

n = Количество электродов.

ρ = Сопротивление грунта (Омметр).

R = Сопротивление одиночного стержня в изоляции (Ω).

Факторы для параллельных электродов в линии
Количество электродов (n)	Фактор ( λ )
2	1,0
3	1,66
4	2,15
5	2,54
6	2,87
7	3.15
8	3,39
9	3,61
10	3,8

Для расчета заземления электродов, равномерно расположенных вокруг полого квадрата, например, по периметру здания, приведенные выше уравнения используются со значением λ, взятым из следующей таблицы. Для трех стержней, расположенных в равностороннем треугольнике или в L-образовании, может быть принято значение λ = 1,66

Факторы для электродов в полом квадрате
Количество электродов (n)	Фактор ( λ )
2	2,71
3	4,51
4	5,48
5	6,13
6	6,63
7	7,03
8	7,36
9	7,65
10	7,9
12	8,3
14	8,6
16	8,9
18	9,2
20	9,4

Расчет контурного защитного заземления для полых квадратов проводят по формуле общего количества электродов (N) = (4n-1). Эмпирическое правило состоит в том, что параллельные стержни должны располагаться, как минимум в два раза больше по длине, чтобы использовать все преимущества дополнительных электродов.

Если разделение электродов намного больше их длины, и только несколько электродов находятся параллельно, то результирующее сопротивление заземления может быть рассчитан с использованием обычного уравнения для сопротивления. На практике эффективное сопротивление заземления обычно будет выше, чем расчетное.

Как правило, массив с 4 электродами может обеспечить улучшение в 2,5-3 раза.

Массив 8 электродов обычно дает улучшение, возможно, в 5–6 раз. Сопротивление исходного заземляющего стержня будет снижено на 40% для второй линии, 60% для третьей линии, 66% для четвертой.

Пример расчета электрода

Вычисление общего сопротивления заземляющего стержня 200 единиц, расположенных параллельно, с интервалом 4 м каждого, и если они соединяются в квадрат. Заземляющий стержень имеет длину 4 метра и диаметр 12,2 мм, сопротивление поверхности 500 Ом. Сначала вычисляется сопротивление одиночного заземляющего стержня: R = 500 / (2 × 3,14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0,0125) -1) = 136,23 Ом.

Далее общее сопротивление заземляющего стержня в количестве 200 единиц в параллельном состоянии: a = 500 / (2 × 3,14x136x4) = 0,146 Ra (параллельная линия) = 136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200) = 1,67 Ом.

Если стержень заземления подключен к пустотелой площади 200 = (4N-1),

Ra (по пустому квадрату) = 136,23x (1 + 9,4 × 0,146 / 200) = 1,61 Ом.

Калькулятор заземления

Как видно, расчет заземления - очень сложный процесс, использует много факторов и сложные эмпирические формулы, доступные только подготовленным инженерам при наличии сложных программных комплексов.

Пользователю можно сделать только прикидочный расчет, используя онлайн-сервисы, например, Allcalc. Для более точных расчетов, все равно нужно обратится к проектной организации.

Онлайн-калькулятор Allcalc поможет быстро и точно выполнить расчет защитного заземления в двухслойной почве, состоящей из вертикального заземления.

Расчет параметров системы:

Верхний слой почвы — песок сильно увлажненный.
Климатический коэффициент- 1.
Нижний слой почвы — песок сильно увлажненный.
Количество вертикальных заземлений- 1.
Глубина верхнего слоя почвы H (м) - 1.
Длина вертикального участка, L1 (м) - 5.
Глубина горизонтального участка h3 (м) - 0.7.
Длина соединительной полосы, L3 (м) - 1.
Диаметр вертикального участка, D (м) - 0.025.
Ширина полки горизонтального участка, b (м) - 0.04.
Электрическое сопротивление почвы (Ом / м) - 61.755.
Сопротивление одного вертикального участка (Ом) - 12.589.
Длина горизонтального участка (м) - 1.0000.

Устойчивость к горизонтальному заземлению (Ом) - 202.07.

Расчет сопротивления защитного заземления завершен. Общее сопротивление распространения электрического тока (Ом) - 11.850.

Земля обеспечивает общую опорную точку для многих источников напряжения в электрической системе. Одной из причин, почему заземление помогает сохранить человека в безопасности является то, что земля — самый большой проводник в мире, а избыточное электричество всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Заземляя электрическую систему дома, человек дает возможность току уйти в землю, чем спасает свою жизнь и жизнь окружающих.

Без правильно заземленной электрической системы дома пользователь рискует не только домашними бытовыми приборами, но и своей жизнью. Вот почему в каждом доме нужно не только создать заземляющую сеть, но и ежегодно контролировать ее работоспособность с помощью специальных приборов измерения.

fb.ru

Пример расчета заземления.

Пример расчета заземлителей.

ПРИВЕДЕНЫ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ.СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕИСОПРОТИВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

(755кб)

Посмотреть другие примеры расчетов.

Для выполнения расчета заземления и определения сезонных климатических коэффициентов для вертикальных и горизонтальных заземлителей в СНиП 23.01.99 Климатические условия Рисунок 1 таблица А1 можно найти информацию.Самарская область относится к 2-ой климатической зоне.Климатический коэффициент для вертиакльного заземлителя равен 1,7Климатический коэффициент для горизонтального заземлителя равен 4Климатический коэффициент учитывает увеличение сопротивления грунта в холодный период при промерзании почвы.

Пример расчета заземления в автокаде содержит :1. Расчет заземления для КТП 2. Расчет заземления для опоры ВЛИ-0,4 кВ. 3. Расчет заземления для опоры ВЛ-6кВ. 4. Расчет заземления с выемкой грунта. 5. Расчет заземления используя глубинные электроды. 6. Расчет заземления используя электролиты. 7. Расчет заземления в двухслойном грунте.

(994 кб)

Очень удобная таблица с нормативными сопротивлениями различных заземляющих устройств содержится в ПТЭЭП Таблица 36. Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок(ПТЭЭП).

Сопротивление заземляющего устройства тп 10/0,4 кв в соответствии с ПУЭ.

п.1.7.96 в зависимости от тока замыкания на землю но не более 10 Ом. п. 1.7.101 норма 4 ома, при удельном сопротивлении грунта более 100 Омхм можно увеличить в 0,01*р раз т.е. если песок 300 Ом х м = 0,01*300=3, 3х4 = 12 Ом. п. 2.5.129 Сопротивление воздушной линии 6-10 кВ в населенной местности не более 15 Ом. В ненаселенной местности если сопротивление грунта более 100 Ом, нормируемое сопротивление заз. устройства 0,3*р*0,3х300=90 Ом. Методика расчета заземляющего устройства см. стр. 142 Типовые расчеты по электроборудованию Дяков В.И.

moysait1984.narod.ru

Расчет заземления пример

Примеры расчёта заземляющего устройства

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 — горизонтального, ηВ 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 Rн = 10 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 защитного заземления

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные з

etkfaza.ru

Расчёт заземления

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 постоянноготока 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 вовзрывоопасных 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 60x60 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 ).

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

Выносное заземление защищает только за счёт малого сопротивления грунта.

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.

Где

потенциал земли.

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.

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 кВ

А, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.

В электроустановках

1000 В с током замыкания 500 А допускается сопротивление заземления но не более 10 Ом.

Если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В и выше 1000 В, то

но не выше нормы электроустановки (4 или 10 Ом). В электроустановках с токами замыкания 500 A, O,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

, а в качестве соединительного элемента – стальную полосу шириной .

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

где

- удельное сопротивление грунта, - коэффициент сезонности, - длина заземлителя, - диаметр заземлителя, - 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”

≈ 10.

5. Рассчитываем число заземлителей с учетом коэффициента экранирования

≈ 18

где

- коэффициент экранирования (прил., табл.1.).

Принимаем расстояние между заземлителями

6. Определяем длину соединительной полосы

7. Рассчитываем полное значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы

8. Рассчитываем полное значение сопротивления системы заземления

где

=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

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:

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 (h2=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

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

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).
Определить сопротивление заземлителя:

где при;

при.

–эквивалентное удельное среднее сопротивление земли.

где при;

при.

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.

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

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 .

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.

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 h2=2 м.
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.
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 проводникамим, между поперечнымим. На рисунке 1 приведена схема заземлителя.

Рисунок 1. Схема заземлителя ОРУ 220 кВ.

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.

Определяем сопротивление заземлителя

, Ом.

м;

>0,1;

, Омм.

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.

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

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.

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

Электротехнический справочник, т.1 /Под. общ. ред. В.Г. Герасимова и др./ – М.: Энергоатомиздат, 1985.
Васильев А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф., Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций.– М.: Энергоатомиздат, 1990.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций.– М.: Энергоатомиздат, 1987.
Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергия, 1979.

studfiles.net