Розрахунок захисного заземлення

Захисне заземлення– це заплановане з’єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмопровідних частин електричних установок, які можуть опинитись під напругою U.

Областю застосування захисного заземлення є трифазні, три провідні мережі з напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю та мережі з напругою понад 1000 В з будь-яким режимом нейтралі.

Так як на дільниці по ремонту паливної апаратури присутнє обладнання, яке живиться від змінного струму U=380 В, необхідно застосувати захисне заземлення. Для заземлення електроустановок, які живляться від мережі з ізольованою нейтраллю, використовують комбіновані групові заземлювачі, які складаються з вертикальних електродів, розміщених за планом у ряд або по контуру, з’єднаних горизонтальним електродом.

Умова. Заземленню підлягає обладнання із струмопровідними частинами промислової електромережі з напругою 380/220 В, 50 Гц. Грунт – чорнозем. Питомий опір землі, визначений у результаті вимірювань, =20 Ом*м. Природні заземлювачі з опором розтіканню струму =17 Ом.

Заземлювальний контур – прямокутник розмірами 7*7 м. Для вертикальних стрижнів беремо кутикову сталь розміром 40*40 мм, довжиною 2,5 м, глибиною 0,75 м. За з’єднувальну смугу – стальну шину з перетином 40*4 мм та довжиною 1м.

Розрахунок

1. Розрахунковий струм замикання – це найбільш можливий для даної установки струм замикання на землю. Для електроустановок з напругою до 1000 В струм замикання на землю не більший, ніж 10 А.

Нормативне значення опору заземлювального пристрою (ЗП) Ом.

2. Визначаємо потрібний опір штучного заземлювача .

, (5.1)

де - опір розтіканню струму природних заземлювачів, Ом; - розрахунковий нормований опір ЗП, Ом.

=5,23 Ом

3. Визначаємо розрахунковий питомий опір землі , Ом*м, за формулою:

, (5.2)

де - коефіцієнт сезонності, який враховує замерзання або засихання грунту ( =1,2).

=20*1,2=24 Ом*м

4. Визначаємо опір розтіканню струму одиничного вертикального заземлювача , Ом. Формула має вигляд:

, (5.3)

де - довжина вертикального стрижня, м; d – діаметр перетину стрижня, м; - відстань від поверхні грунту до середини довжини вертикального стрижня, м.

Діаметр кутика:

d=0.95*b=0.95*0.04=0.038 м

де b – ширина полиці кутика, м.

=0,75+2,5/2=2 м

=7,94 Ом

5. Розраховуємо приблизну (мінімальну) кількість вертикальних стрижнів за виразом:

(5.4)

=7,94/5,23 2

Виходячи з розмірів контуру

=Р / а = 28/2,5 11,

де Р – периметр прямокутника, м; а – відстань між стрижнями, м.

Припустимо, що кількість стрижнів 11 шт.

6. Коефіцієнт використання вертикальних стрижнів =0,47.

7. Розрахунковий опір розтіканню струму при прийнятій кількості стрижнів:

= =1,54 Ом (5.5)

8. Розрахунковий опір розтіканню струму у з’єднувальній смузі:

, (5.6)

де - довжина горизонтальної смуги, м; - відстань від поверхні грунту до середини ширини горизонтальної смуги, м; b – ширина смуги, м.

t=0,75+0,04/2=0,77 м

=0,51 Ом

9. Розрахунковий опір розтіканню струму у з’єднувальній смузі із врахуванням коефіцієнта екранування:

, (5.7)

де - кількість з’єднувальних смуг; - коефіцієнт екранування смуги ( =0,19).

=0,51/(1*0,19)=2,68 Ом

10. Еквівалентний опір розтіканню струму групового заземлювача:

= =0,98 Ом

Опір розтіканню струму групового заземлювача R набагато менший, ніж 10 Ом, тому приймаємо кількість стрижнів 1 шт. і робимо перерахунок:

=7,94 Ом

=2 Ом.

Опір не більший від максимального, тому можна вважати, що кількість вертикальних заземлювачів та з’єднувальна смуга вибрані правильно.

Економічний розрахунок