Порядок расчёта одиночных искусственных заземлений.
1. Определить допустимое сопротивление заземляющего устройства - (см. выше).
2. Принять тип заземлителя, который может быть выполнен из стальных стержней диаметром и длиной
, из стальных труб
и
, из стальной полосы шириной
и длиной 15, 25, 50 м. Расстояние между одиночными вертикальными заземлителями принимается
, глубина заложения заземлителей принимается
.
3. Определить величину удельного сопротивления грунта по таблице 8.1.
4. Определить общее сопротивления одиночных заземлителей.
- для вертикальных заглублённых в грунте по формуле:
где l, d и H – длина, диаметр и глубина заложения середины электрода от поверхности грунта, м, определяемая по формуле .
- для горизонтальных полос, заглубленных в грунте, по формуле
где l, b и
- длина, ширина и глубина заложения полосы в грунте, м, показанные на рисунке 8.1.
H b
l
Рис. 8.1 Схема расположения электродов защитного заземления в грунте.
Если общее сопротивление меньше или равно допустимому сопротивлению R , то принимаем один заземлитель.
Если общее сопротивление больше допустимого сопротивления R , то необходимо принять несколько заземлителей.
5. Определить количество заземлителей по формуле
- для вертикальных заземлителей, заглубленных в грунте
где - коэффициент использования вертикальных заземлителей, определяемый из таблицы 8.2.
- для горизонтальных полосовых заземлителей, заглубленных в грунте
где - коэффициент использования уложенных полос, определяемый из таблицы 8.3.
6. Определить сопротивление соединительной полосы заземлителей в грунте по формуле
Здесь , b и
- см. формулу (8.11) и рис. 8.1.
- при расположении заземлителей в ряд
а – расстояние между заземлителями, принимаемое по таблицам 8.2 и 8.3
n – количество заземлителей, принимаемое из расчёта.
7. Определить полное сопротивление заземляющего устройства (заземлителей и соеденительных полос) по формуле
где - коэффициент использования соединительной полосы, определяется по таблице 4.
- коэффициент использования заземлителей. При вертикальных заземлителях принимается из таблицы 8.2, при горизонтальных полосовых заземлителях – из таблицы 8.4.
Если полученное значение полного сопротивления защитного заземления значительно меньше (в два и более раз) допустимого сопротивления необходимо уменьшить количество заземлителей, или изменить их размеры, или выбрать грунт с большим удельным сопротивлением.
Таблица 8.1.
Приближённые значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды.
Грунт, вода | Возможные пределы колебаний, Ом.м |
Глина | 8 – 70 |
Суглинок | 40 - 150 |
Песок | 400 – 700 |
Супесок | 150 – 400 |
Торф | 10 – 20 |
Чернозём | 9 – 63 |
Садовая земля | 30 – 60 |
Каменистый | 500 – 800 |
Скалистый | ![]() |
Вода: морская речная | 0,2 – 1 10 - 100 |
Таблица 8.2.
Коэффициенты использования заземлителей из труб или уголков без учёта влияния полосы связи.
Отношение расстояния между трубами (уголками к их длине) | При размещении в ряд | При размещении по контуру | ||
Число труб (уголков) | ![]() | Число труб (уголков) | ![]() | |
0,84-0,87 | 0,66-0,72 | |||
0,76-0,8 | 0,58-0,65 | |||
0,67-0,72 | 0,52-0,58 | |||
0,56-0,62 | 0,44-0,5 | |||
0,51-0,56 | 0,38-0,44 | |||
0,47-0,5 | 0,36-0,42 | |||
0,9-0,52 | 0,76-0,8 | |||
0,85-0,88 | 0,71-0,75 | |||
0,79-0,83 | 0,66-0,71 | |||
0,72-0,77 | 0,61-0,66 | |||
0,66-0,73 | 0,55-0,61 | |||
0,65-0,7 | 0,52-0,58 | |||
0,93-0,95 | 0,84-0,86 | |||
0,9-0,92 | 0,78-0,82 | |||
0,85-0,88 | 0,74-0,73 | |||
0,79-0,83 | 0,68-0,73 | |||
0,76-0,8 | 0,64-0,69 | |||
0,74-0,79 | 0,62-0,67 |
Таблица 8.3.
Коэффициенты использования параллельно уложенных полос.
Длина каждой полосы, м | Число параллель-ных полос | Расстояние между параллельными полосами, м | ||||
2,5 | ||||||
0,56 | 0,65 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | ||
0,37 | 0,49 | 0,60 | 0,73 | 0,79 | ||
0,25 | 0,37 | 0,49 | 0,64 | 0,72 | ||
0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | ||
0,35 | 0,45 | 0,50 | 0,66 | 0,73 | ||
0,23 | 0,31 | 0,43 | 0,57 | 0,66 | ||
0,7550 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | |
0,33 | 0,40 | 0,48 | 0,58 | 0,65 | ||
0,20 | 0,27 | 0,35 | 0,46 | 0,53 |
Таблица 8.4.
Коэффициент использования соединительной полосы заземлителей из труб или уголков.
Отношение расстояния между за-землителями к их длине | Число труб или уголков | |||||
При расположении полосы в ряду труб или уголков | ||||||
0,77 | 0,67 | 0,62 | 0,42 | 0,31 | 0,21 | |
0,89 | 0,79 | 0,75 | 0,56 | 0,46 | 0,36 | |
0,92 | 0,85 | 0,82 | 0,68 | 0,58 | 0,49 | |
При расположении полосы по контуру труб или уголков | ||||||
0,45 | 0,36 | 0,34 | 0,27 | 0,24 | 0,21 | |
0,55 | 0,43 | 0,40 | 0,32 | 0,30 | 0,28 | |
0,7 | 0,80 | 0,56 | 0,45 | 0,41 | 0,37 |
Расчет зануления
Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухо-заземленной нейтралью трансформатора.
Зануление электроустановок обязательно:
· при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 в и выше постоянного тока;
· при номинальном напряжении выше 42 В и ниже 380 В переменного тока и выше 110 В и ниже 440 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках;
Зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате замыкания на корпус.
При замыкании на корпус создается цепь однофазного короткого замыкания, в результате чего срабатывает защита и электроустановка отключается от сети.
Цель расчета зануления – определить условия, при которых оно надежно и быстро отключает поврежденную электроустановку от сети. Согласно ПУЭ проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании фазы на корпус возникал ток короткого замыкания Iкз, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента предохранителя или нерегулируемого расцепителя или тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя.
Значение I номп. пл. вст. предохранителей для сетей напряжением 220 и 380 В приведены в табл. 1, для автоматических выключателей – табл. 9.2.
Номинальный ток плавкой вставки выбирают из условия:
Iном. пл. вст.>Iном.
(Iном – номинальный ток электроустановки).
Таблица 9.1
Значение Iном. для некоторых типов предохранителей
Тип предохранителя | Iном, А |
ПР – 2 | 6,10,15,20,25,35,45,60 |
НПН – 60 | 6,10,15,20,25,35,45,60 |
ПНТ – 10 | 4,6,10 |
ПН 2 – 100 | 30,40,50,60,80,100 |
ПН 2 – 250 | 80,100,120,150,200,250 |
Таблица 9.2
Значение Iком. для автоматических выключателей на напряжении 380 В
Тип выключателя | Iном, А |
АП 50 – 3 ТМ (3 - фазный) | 1,6;2,5;4;6,4;10;16;25;40;50 |
АП 50 – 2 ТМ (1 - фазный) | 1,6;2,5;4;6,4;10;16;25;40;50 |
А 3161 (1 - фазный) | 15,20,25,30,40,50 |
А3163 (3 - фазный) | 15,20,25,30,40,50 |
Величина тока однофазного короткого замыкания (Iкз) определяется по формуле:
где: Uф – фазное напряжение, В
Zп – сопротивление петли “фаза - ноль”, Ом
Zт – сопротивление обмоток трансформатора, Ом
Zп=Rф+Rн
Rф – сопротивление фазного провода, Ом
Rн – сопротивление нулевого провода, Ом
r - удельное сопротивление, Ом м
(rмеди=0,018 Ом м, rалюминия=0,028 Ом м)
l – длина провода, м
s – сечение провода, м3
Таблица 9.3
Значение полных сопротивлений (Zт) обмоток масляных трансформаторов
Мощность трансформатора, кВА | Zт, Ом, при схеме соединения обмоток | |
Y/Yн | D/Yн | |
3,110 | 0,906 | |
1,949 | 0,562 | |
1,237 | 0,360 | |
0,799 | 0,226 | |
0,487 | 0,141 | |
0,312 | 0,090 | |
0,195 | 0,056 | |
0,129 | 0,042 | |
0,081 | 0,027 | |
0,054 | 0,017 |
Таблица 9.4
Значение полных сопротивлений (Zт) обмоток сухих трансформаторов
Мощность трансформатора, кВА | Схема соединения обмоток | Zт, Ом |
D/Yн | 0,165 | |
Y/Yн | 0,453 | |
D/ Y н | 0,106 | |
Y/Yн | 0,254 | |
D/Yн | 0,066 | |
Y/Yн | 0,130 | |
D/Yн | 0,042 | |
Y/Yн | 0,109 | |
D/Yн | 0,027 |