Расчет заземляющего устройства

Расчет заземляющих устройств с достаточной для практических целей точностью, выполняется в следующем порядке:

а) выбираем схему заземления на стороне переменного тока и указываем ее тип.

В системах канализации электрической энергии находят применение четырех- и пятипроводные линии (трехпроводные линии используют крайне редко). Некоторые варианты систем заземления приведены на рисунке 5.

а) система TN-S;

Рисунок 5 – Заземление на стороне переменного тока

На рисунке применяются следующие обозначения:

Первая буква - характер заземления источника питания:

Т - непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

Вторая буква - характер заземления открытых проводящих частей электроустановки:

N - непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтраль).

Последующие буквы - устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

б) определяем расчетный ток замыкания = 1,25*500 = 625 А и R₃ из соотношения = 125 / 625 = 0,2

в) принимаем отсутствие естественных заземлителей. Коэффициент сезонности для вертикальных электродов принимаем равным h_С =1.4, для горизонтальных - h_С =3. Находим удельные сопротивления грунта = 1,4*40 = 56 Ом×м для вертикальных и горизонтальных электродов = 3*40 = 120 Ом×м

г) рассчитываем сопротивление R₀ одного вертикального электрода

,

где , h выбираются с учетом рекомендаций п.2.5.3, а t определяется по выбранным параметрам , h электрода.

а) вертикальный электрод; б) горизонтальный электрод

Рисунок 6 – Расположение заземлителей в грунте

Конструктивно искусственный заземлитель выполняется в виде одного – двух рядов горизонтальных и вертикальных электродов. Для электродов искусственных заземлителей применяются забиваемые в землю отрезки труб диаметром d=50...75 мм, стержни. Электроды должны иметь длину l=2,5…5 м. Верхний конец каждого электрода должен находиться на глубине не менее 0,5…0,8 м от поверхности почвы. Электроды располагаются друг от друга на расстоянии не менее 2,5…3 м и соединяются между собой горизонтальными полосами. Выбираем l = 4 м; d=50 мм; h=0.6 м; t= 2,6 м

= =12,2 Ом

д) Находим число вертикальных электродов:

= 12,2 / (0,2*0,8) = 76,2 = 77

где h_В – коэффициент использования вертикальных электродов, зависящий от числа электродов и соотношения ( - расстояние между электродами длиной ). Соотношение зависит от выбранных параметров и , которые определяются местностью и грунтом, они лежат в диапазонах и . В контрольной работе выбираем равным 1 . Из таблицы определяем h_В = 0,8

Таблица - Коэффициенты использования вертикальных и горизонтальных электродов из угловой стали или труб

Отношение	Количество труб в ряду	hВ	hГ
		0,85	0,80
	0,80	0,80
	0,70	0,75
	0,60	0,60

е) Определяем общую длину заземляющего устройства

= (77-1)*4 = 304 м

Рассчитываем сопротивление горизонтальных электродов соединительной полосы – контура:

– длина полосы, см; b – ширина полосы, см (b=4…6 см); h – глубина заложения полосы, см (h=40…60 см)

выбрав соответственно 304 м, 4 см, 40 см

= 0,366 = 50 Ом

По таблице 11 определяем коэффициент использования полосы h_Г и находим:

= 50 / 0,75 = 66 Ом

ж) Определяем общее сопротивление ряда заземляющего устройства, состоящего из вертикальных электродов и соединительных полос по формуле:

= 0,22 Ом

Выбор автомата защиты

В современных системах электропитания используются автоматические выключатели – расцепители, которые автоматически отключают установку при увеличении тока выше некоторого порога (автоматы максимального тока) или уменьшения напряжения до заданной величины (автоматы минимального напряжения), или до нуля (нулевые автоматы). Автоматические выключатели тока служат также для защиты установок от перегрузок и токов короткого замыкания, заменяя, таким образом, плавкие предохранители. В настоящее время широкое использование нашли автоматические выключатели серии DPX фирмы Legrand. Выключатели оснащаются магнитотермическими или (и) электронными расцепителями. Конструкция корпуса выполнена из изоляционного материала, способного выдержать предельные термические и механические напряжения. Все составляющие компоненты автоматических выключателей, находящиеся под напряжением полностью изолированы с тем, чтобы гарантировать максимальную безопасность для пользователей.

Управляющие устройства автоматических выключателей могут выполнять следующие функции:

- дистанционное отключение и включение DPX;

- взведение автоматического выключателя в случае его отключения;

- электрическая блокировка между несколькими автоматическими выключателями:

- автоматический ввод резерва, подключенный к щиту управления и сигнализации.

Автоматические выключатели выбираем по номинальным значениям напряжения, линейного тока сети I_Л и условиям перегрузки 1,5 I_Л. по данным таблицы П4.

Номинальный ток выключателя: I_{НОМ.АВТ.} » 1,5I_Л.=1,5*69,88=104,8 А.

Тип	Номи-нальный ток, А	Кол-во полюсовшт.	Номин. рабочее напряжение, 50/60 Гц, В	Замыкающая способность, кА
DPX – 125 (фирма Legrand)			500 В ~ 250 В =

5Составляем функциональную схему ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех, используемых устройств.

Позиц. обознач.	Наименование	Кол.	Примечание
	Конвертор КУВ12/100, шт
	Аккумулятор фирмы HAWKER, шт
	Выпрямитель ИБП “Связь инжиниринг”, шт
	Кабель СБШВ , км	2,6
	Заземлитель
	Автомат защиты DPX – 125 (фирма Legrand)

Литература

1. Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Новосибирск, 2008.

2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. В.И. Круповича и др. М.: Энергоиздат, 1981.)

3. ГОСТ Р 50571.2-94 Электроустановки зданий . Часть 3. Основные характеристики.

4. Китаев В.Е. и др.. Расчет источников электропитания устройств связи: Учеб. Пособие для вузов/В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов; Под ред. А.А. Бокуняева. – М.: Радио и связь., 1993. – 232 с.: ил.

Приложения

Рисунок. П1. Система электропитания. Схема электрическая функциональная.