Розрахунок заземлення

Захисне заземлення – це навмисне електричне з’єднання з землею або її еквівалентом металевих не струмоведучих частин, котрі можуть опинитись під напругою внаслідок порушення ізоляції електроустановки.

Вихідні дані для розрахунку:

- об’єкт що підлягає захисту – обладнання майстерні по ремонту електропобутової техніки;

- напруга мережі – 220В;

- об’єкт – стаціонарний;

- виконання мережі - з глухо заземленою нейтралю;

- тип заземлювального пристрою – вертикальний (сталеві труби);

- розташування заземлювачів попередньо приймають за чотирикутним контуром при числі стержнів від 4 до 100 та в один ряд при числі стержнів від 2 до 20;

- розміри заземлювачів і довжина стрічки l_В=3м, діаметр труби d=0,05м, товщина стінки труби δ_т=0,05м;

- відношення відстані між трубами до їхньої довжини L_B/l_B=1;

- розміри горизонтального заземлювача (з’єднувальної стрічки): довжина L_Г= L_З.С. – згідно з розрахунком, м; ширина стрічки b_C=0,05м;

- глибина закладання вертикальних заземлювачів h_В=0,8м; горизонтальних h_Г=0,8м;

- ґрунт – суглинок;

- кліматична зона – ІІІ;

- характеристика ґрунту: склад – однорідний, вологість – нормальна, агресивність – нормальна.

Визначимо R_Д – допустиме (нормативне) значення питомого опору, розтіканню струму в заземлювальному пристрої. Згідно з ПУЕ, ПТЕ та ПТБ для прийнятих вихідних даних (мережа до 1000В з глухо заземленою нейтраллю) за даними “[5], ст.259, табл.7.1” складає R_Д≤8Ом.

Визначимо приблизне значення питомого опору ґрунту що рекомендується для розрахунку приймаємо за “[5], ст.260, табл.7.2” ρ_табл.= 50Ом∙м.

Визначимо К_С.В. – коефіцієнт сезонності для вертикальних заземлювачів для даної кліматичної зони ІІІ за даними “[5], ст.261, табл.7.4” приймаємо К_С.В.=1,3.

Визначаємо значення К_С.Г. – коефіцієнта сезонності для ґрунту нормальної вологості при кліматичній зоні ІІІ для горизонтального заземлювача за даними “[5], ст.261, табл.7.4” приймаємо К_С.Г.=2,5.

Визначимо розрахунковий питомий опір ґрунту для вертикальних заземлювачів:

(3.1)

де К_С.В. – коефіцієнт сезонності для вертикальних заземлювачів становить К_С.В.=1,3;

ρ_{ТАБЛ .} – наближене значення опору ґрунту становить 50Ом∙м.

Ом∙м

Визначимо розрахунковий питомий опір ґрунту для горизонтальних заземлювачів:

(3.2)

де ρ_{ТАБЛ .} – наближене значення опору ґрунту становить 50 Ом∙м;

К_С.Г. – коефіцієнт сезонності для горизонтальних заземлювачів 2.

Ом∙м

Визначимо відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача:

(3.3)

де t – відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача, м;

l_В – довжина стрічки 3м;

h_B - глибина закладання вертикальних заземлювачів h_В=0,8м.

м

Визначимо опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі:

(3.4)

де R_В – опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі, Ом;

t – відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача 2,3 м;

L_В – довжина стрічки 3м;

d - діаметр труби 0,05м;

ρ_РОЗР.В. – розрахунковий питомий опір ґрунту для вертикальних заземлювачів 65 Ом∙м.

Ом

Визначимо теоретичну кількість вертикальних заземлювачів без врахування коефіцієнта використання η_В.В.=1:

(3.5)

де η_В.В. – коефіцієнт використання, приймаємо η_В.В.=1;

R_Д – допустиме нормативне значення питомого опору, розтікання струму в заземлювальному пристрої становить R_Д=8Ом;

R_В – опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі 17Ом.

шт

Визначимо η_В.В. – коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів при розташуванні їх згідно з вихідними даними в один ряд при числі заземлювачів n_Т.В.=1 та при відношенні L_В/ l_В=1 за даними “[5], ст.262, табл.7.5” приймаємо η_В.В.=0,85.

Визначимо необхідну кількість вертикальних однакових заземлювачів з врахуванням коефіцієнта використання:

(3.6)

де R_В – опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі становить 17Ом;

R_Д – допустиме нормативне значення питомого опору, розтікання струму в заземлювальному пристрої становить R_Д=8Ом;

η_В.В. – коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів η_В.В.=0,85.

шт.

Визначимо розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних заземлювачах без врахування з’єднувальної стрічки:

(3.7)

де n_н.в. – кількість вертикальних однакових заземлювачів 2;

R_В – опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі становить 17Ом;

η_{В.В .} – коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів η_В.В.=0,85.

Ом

Визначимо відстань між вертикальними заземлювачами за відношенням L_В/ l_В=1:

(3.8)

де L_В – відстань між вертикальними заземлювачами, м;

l_В – довжина стрічки 3 м.

м

Визначимо довжину з’єднувальної стрічки – горизонтального заземлювача:

(3.9)

де L_В – відстань між вертикальними заземлювачами 3 м;

n_н.в. – кількість вертикальних однакових заземлювачів 2.

м

Визначимо опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці):

(3.10)

де R_Г.З.С. – опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці), Ом;

ρ_РОЗР.Г. – розрахунковий питомий опір ґрунту для горизонтальних заземлювачів 100 Ом∙м;

b_C – ширина стрічки дорівнює 0,05м;

L_З.С. – довжину з’єднувальної стрічки – горизонтального заземлювача 3,1 м.

Ом

Визначимо коефіцієнт використання горизонтального заземлювача при розташуванні вертикальних заземлювачів згідно з вихідними даними в один ряд при відношенні L_В/l_В=1 та необхідній кількості вертикальних заземлювачів n_н.в.=2. За даними “[5], ст.263, табл.7.6” приймаємо η_В.Г.=0,85.

Визначимо розрахунковий опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці) при числі електродів n_Г=1:

(3.11)

де R_РОЗР.Г. – розрахунковий опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці), Ом;

η_В.Г. – коефіцієнт використання горизонтального заземлювача при розташуванні вертикальних заземлювачів 0,85;

R_Г.З.С. – опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці) 32 Ом.

Ом

Визначимо розрахунковий теоретичний опір розтікання струму у вертикальних та горизонтальних заземлювачах:

(3.12)

де R_РОЗР.В. – розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних заземлювачах без врахування з’єднувальної 10 Ом;

R_РОЗР.Г. – розрахунковий опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі 38 Ом.

Ом

Отриманий розрахунковий опір розтіканню струму відповідає вимогам ПУЕ, ПТЕ і ПТБ.

Вибираємо матеріал та поперечний перетин з’єднувальних провідників. За даними “[5], ст.265, табл.7.8” вибираємо голі мідні S_М=4мм² або алюмінієві S_А=6мм² провідники.

Вибираємо матеріал та поперечний перетин магістральної шини – приймаємо сталеву шину товщиною δ_с=4мм.

На рисунку 14 приведена схема з’єднання обладнання з магістральною шиною та з’єднання магістральної шини з пристроєм який заземлюється.

Рисунок 14 - Схема з’єднання обладнання з магістральною шиною та з’єднання магістральної шини з пристроєм який заземлюється

де 1 – обладнання, що заземлюється; 2 – заземлюючі провідники;

3 – заземлювачі; 4 –внутрішня магістраль заземлення.