Работа 6. Расчёт устройства защитного заземления

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Искусственное групповое защитное заземляющее устройство (УЗЗ) может состоять из вертикальных электродов и горизонтально расположенной соединительной полосы, соединённых между собой сваркой или болтовым соединением. Для обеспечения надёжной защиты от электропоражения устройство заглубляется в земле на 0,7–0,8 м. Это необходимо, так как верхний слой земли промерзает и высыхает при снижении и повышении сезонных колебаний температуры, что может приводить к возрастанию удельного сопротивления растеканию тока в земле.

Для уменьшения размеров и экономических затрат на сооружение УЗЗ рекомендуется использовать сопротивление естественных заземлителей. В качестве заземлителей можно использовать свинцовые оболочки кабелей; инженерные сооружения, проложенные в земле, кроме трубопроводов для горючих жидкостей; грозозащиту опор линий электропередачи.

В данной работе расчёт УЗЗ выполнен, исходя из допустимого, согласно ПУЭ, сопротивления заземлителя растеканию тока методом коэффициентов использования.

2. ЗАДАНИЕ

Задание№ 2 Расчет устройства защитного заземления (УЗЗ).

Рассчитать устройство защитного заземления (УЗЗ, искусственный заземлитель) для электроустановок напряжением до 1000 В (220/380 В), мощностью N, кВт. Помещение, где установлены электроустановки расположено в климатической зоне К. Наряду с УЗЗ использовать естественный заземлитель - трубопровод длиной L, проложенный в земле на глубине 2,5 (he)м, диаметром D.

Для искусственных заземлителей используются трубы длиной l, диаметром d и полосовая сталь шириной b и толщиной 4 мм.

Конструкция УЗЗ согласно [1]

Данные к расчету:

Для установок с напряжением до 1000В с изолированной нейтралью при мощности менее 100кВА сопротивление заземляющего устройства R_З^. доложно быть не более 10 Ом, а в противном случае R_З^. – не более 4 Ом.

Сопротивление естественного заземлителя R_E определяем по формуле:

R_{Е =}

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и с учетом естественного заземлителля

Сопротивление одного электрода:

(если применяется уголок, то d_э = 0,95 b, где b – ширина уголка)

где: ρ_Э – удельное сопротивление грунта, определяемое по Табл.1; К_В – коэффициент, учитывающий сезонные изменения ρ_Э для вертикально помещенных в грунт проводников, который определяется по таблице 2.

Предварительно требуемое количество электродов определяется: n* = r_Э / R_и, где R_и – требуемая величина сопротивления искусственного заземлителя. Окончательное число электродов определяется как: n = r_Э / (R_З^. η _Э), где η _Э – коэффициент использования электрода по табл.3.

Сопротивление полосы, соединяющей электроды, определяется как:

где К_Г определяется по табл.2; длина полосы l_П для соединения в ряд: l_П = α^. (n – 1 ), а для соединения по контуру - l_П = α^. n; h_П – глубина залегания полосы; b - ширина полосы

Общее сопротивление контура защитного заземления определяется как:

где η _П определяется по табл.4.

При правильно рассчитанном устройстве заземления должно выполняться условие:

R_Σ < R_и

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

h _п = 0,6 – 0,9 м; h_э = h _п –b/2 +l_э/2

3. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК РАСЧЁТА. Порядок расчёта устройства защитного заземления следующий:

1. Уточняются исходные данные.

2. Определяется расчётный ток заземления на землю.

3. Определяется требуемое сопротивление растеканию заземляющего устройства.

4. Определяется требуемое сопротивление искусственного заземлителя;

5. Выбирается тип заземлителя и составляется предварительная схема (проект) заземляющего устройства, т.е. размещаются на плане установки принятые для сооружения УЗЗ электроды и заземляющие проводники;

6. Уточняются параметры УЗЗ.

Для расчёта заземления необходимы следующие сведения:

1) характеристика электроустановки – тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, способы заземления нейтралей трансформаторов и генераторов и т.п.;

2) план электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования;

3) формы и размеры электродов, из которых предполагается соорудить проектируемый групповой заземлитель, а также предполагаемая глубина погружения их в землю. Вертикальные (стержневые) электроды, забиваемые вертикально в землю, выполнены обычно из стальных труб диаметром 5–6 см с толщиной стенки не менее 3,5 мм или из угловой стали с толщиной полок не менее 4 мм (обычно от 40х40 до 60х60 мм) длиной 2,5–3,0 м. Широко для стержневых электродов применяется прутовая сталь диаметром не менее 10 мм и длиной до 10 м. Для горизонтальных электродов применяется полосовая сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм;

4) данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где предполагается сооружение заземлителя, а также характеристика климатической зоны (в соответствии с табл. 1);

Таблица 1