Расчет защитного заземления и молниезащиты

Расчет защитного заземления

Защитным заземлением называется преднамеренное соединение металлических частей электроустановки, нормально не находящейся под напряжением, но которые могут оказаться под ним вследствие нарушения изоляции электроустановки с заземляющим устройством.

Чтобы рассчитать защитное заземление нужно определить число заземлителей и способ их размещения.

1. Определяется расчетное сопротивление одного электрода:

r_в=0,3*r*К_сез, (2.51)

где: r=300Ом*м удельное сопротивление грунта (супесь);

К_сез=1,3 для 4 климатической зоны (таблица 1,12,3 [1]),

Удельное сопротивление грунта:

r_в=0,3*100*1,3=39 (Ом)

2. Придельное сопротивление совмещенного заземляющего устройства. На низкое напряжение R_зу≤4Ом. Принимается R_зу=4Ом.

3. Количество вертикальных электродов:

N_вр= , (2.52)

где: =39 Ом-(по формуле 12.1);

R_зу=4 (Ом);

N_вр= =9,75(шт),

Принимается N_вр=10 шт,

С учетом экранирования

N_вр= , (2.53)

при

h_в= (2.54)

h_в - коэффициент вертикальных электродов;

а=0,43; (Таблица 1.12.3[1])

l=0,43;(Таблица 1.12.3[1])

h_в= =1,

N_вр= =10

4. Определяется длина полосы заземлительного устройства:

L_пл=2*N_вр (2.55)

где: N_вр=30шт (по формуле 12.2),

L_пл=2*10=20(м)

5. Определяется уточненное значение R вертикальных и горизонтальных электродов:

R_в= (2.56)

где: =39 Ом (по формуле 12.1);

N_вр=10 шт (по формуле 12.2);

- коэффициент вертикальных электродов(12.6)

R_в= =3,9 (Ом)

R_г= r*К_сез*lg (2.57)
где: b - ширина полосы для круглого горизонтального заземления

b=40*30^-3(м);

t=0,7м - глубина заложения,

R_г= *100*1,3*lg =16,8 (Ом)

6. Определяется фактическое сопротивление заземляющего устройства:

R_зу= (2.58)

где: R_г=19,17Ом (по формуле 12.6);

R_в=3,9Ом (по формуле 12.6),

R_зу= =3,17 (Ом)

Фактическое сопротивление заземляющего устройства R_зу=3,17Ом меньше допустимого сопротивления R_зу≤4Ом, заземляющее устройство будет эффективно.

H

b

N t

a

Рисунок 3 - Схема заземления с вертикальными заземлителями (электродами).

Расчет молниезащиты

Атмосферные перенапряжения – одна из основных причин перенапряжения электрических сетей и аварийных отключений.

Молниезащита включает комплекс мероприятий и устройств, предна­значенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разру­шений, возможных при воздействии молнии. Проектирование и изготов­ление молниезащиты должны выполняться с учетом норм и требований.

Нормы и требования не распространяются на проектирование и устройство мол­ниезащиты линий электропередач, контактных сетей, а также зданий и со­оружений, эксплуатация которых связана с применением, производством или хранением взрывчатых веществ.

В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория, а при использовании стержне­вых и тросовых молниеотводов – тип зоны защиты определяются по табл. 10.1(Приложение В), в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз, а также от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.

Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооруже­ний прямоугольной формы определяется по формуле

N = ((А ₊ 6h_зд) ·(В + 6h_зд)n·l0^-6. (2.59)

где: А-длина здания, м

В-ширина здания, м

h_зд-высота здания, м

n- среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте расположения здания или сооружения.

N = ((12 ₊ 6*5) ·{9+ 6*5)*4·l0^-6=0,0066

Высота дымовых труб должна приниматься:30,45,60,75,90,120,150,180 м.

Для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек, дымовых труб)

N = 9πh²_зд·n·10^-6 (2.60)

где: h_зд-высота труб, м

n- среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте расположения здания или сооружения.

N = 9*π*30²·4·10^-6=0,102

Значения п в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз приведены в таблицу 7.

Таблица 7- Удельная плотность ударов молнии в землю

Среднегодовая продолжительность гроз,ч	10-20	20-40	40-60	60-80	80-100	и более
Удельная плотность ударов молнии в землю, N				5,5		8,5

Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов h ≤ 150 м име­ют следующие расчетные габаритные размеры:

h₀ = 0,85h; (2.62)

г₀ = (1,1 – 0,002h)h; (2.63)

г_х = (1,1 – 0,002h)(h – h_x/0,85); (2.64)

где: h₀-высота зоны молниезащиты,м

г₀-радиус общей зоны молниезащиты,м

г_х-радиус молниезащиты вокруг здания.

h-высота молниеприемника,м

h_x-высота здания,м

h₀ = 0,85*35,5=30,2

г₀ = (1,1 – 0,002*35,5)35,5=36,53

г_х = (1,1 – 0,002*35,5)(35,5 – 5/0,85)=30,48;

Рисунок 4 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

1 – граница зоны защиты на уровне h_x; 2 – то же, но на уровне земли

В качестве молниеотвода используется дымовая труба котельной которая выполнена из металлической трубы.

Специальный вопрос