Методика расчета заземляющего устройства с использованием

Естественного заземления

Для расчета данного типа заземляющего устройства необхо- димо иметь следующие исходные данные: наименование защи- щаемого объекта и его вид (стационарный или нестацонарный); напряжение сети и ее исполнение; вид естественного заземления (например, свайное основание здания); величина измеренного со- противления растеканию тока в естественном заземлителе R _е.з; тип дополнительного искусственного заземления (например, вер- тикальный из труб); размер заземлителей (длина l _в и их диаметр d); расположение заземлителей; ширина соединительной полосы b _п; вид и характеристика грунта (состав, влажность, агрессив- ность) и климатическая зона.

Если величина измеренного сопротивления растеканию тока в естественном заземлителе R _е.з превышает требования ПУЭ, ПТЭ и ПТБ (табл. 4.4), то к естественному заземлительному устройст- ву предусматривается дополнительное искусственное. Методика расчета искусственного вертикального и горизонтального устрой- ства были рассмотрены выше.

Ниже приведем порядок расчета комбинированного (вклю- чающего естественное и искусственное) заземлительного уст- ройства.

Порядок расчета.

1. Принять тип дополнительного искусственного заземле- ния, например вертикальный из труб.

2. Определить допустимое (нормированное) сопротивление R _д, Ом, растеканию тока в заземлительном устройстве (естествен- ном и искусственном) согласно ПУЭ (табл. 4.4).

3. Определить расчетное сопротивление R _{расч.и.з}, Ом, расте- канию электрического тока в искусственном заземлении. При из- вестном (измеренном) естественном сопротивлении растеканию тока в естественном заземлителе R _е.з

R    £  R д ×  R е.з

.                         (4.18)

расч.и.з

R е.з

- R д

4. Определить r_табл – приближенное удельное сопротивление грунта, рекомендуемое для расчета (табл. 4.6).

5. Определить K _c.в – коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей длиной l _в по заданной климатической зоне и влажности грунта (табл. 4.8).

6. Определить r_расч.в – расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей (см. формулу (4.6)).

7. Определить расстояние t от поверхности земли до середины заземлителя (трубы, стержня).

8. Определить R _в, Ом, – сопротивление растеканию тока в одном вертикальном заземлителе (см. формулу (4.1)).

9. Определить n_т.в., шт, – теоретическое число вертикальных за- землителей без учета h_и.в – коэффициента использования, т. е. h_и.в = 1 (см. формулу (4.9)).

10. Определить h_и.в – коэффициент использования вертикальных заземлителей с учетом их расположения (в один ряд или по четырех- угольному контуру) и при отношении L _в/ l _в = 1 (табл. 4.2).

11. Определить n _п.в – потребное число вертикальных одинако- вых заземлителей с учетом коэффициента их использования n _и.в (см. формулу (4.2)).

12. Определить расчетное сопротивление R _расч.в, Ом, растеканию тока в вертикальных заземлителях (n _п.в) без учета влияния горизон- тального заземлителя (соединяющей полосы) (см. формулу (4.10)).

13. Определить L _в, м, – расстояние между вертикальными зазем- лителями при отношении L _в / l _в = 1.

14. Определить L _с.п, м, – длину соединяющего горизонтального заземлителя (полосы) (см. формулу (4.3)).

15. Определить значение K _с.г – коэффициента сезонности для горизонтального заземлителя, соединяющего вертикальные заземли- тели и естественный заземлитель при длине L _с.п, заданной влажности и заданной климатической зоне (табл. 4.8).

16. Определить r_расч.г, Ом×м, – расчетное удельное сопротивле- ние грунта для горизонтального заземлителя (см. формулу (4.7)).

17. Определить R _г, Ом, – сопротивление растеканию тока в гори- зонтальном заземлителе (соединяющей полосе) (см. формулу (4.14)).

18. Определить h_и.г – коэффициент использования горизонталь- ного заземлителя при принятом расположении вертикальных заземли- телей при отношении L _в / l _в = 1 и расчетном (потребном) их количестве n _п.в (табл. 4.3).

19. Определить R _расч.г, Ом, – расчетное сопротивление растека- нию тока в горизонтальном заземлителе (соединяющей полосе) при их

числе n _г и величине h_и.г – коэффициента использования горизонтального заземлителя (см. формулу (4.16)).

20. Общее расчетное сопротивление

R расч.в.г, Ом, растеканию то-

ка в искусственных заземлителях (вертикальных и горизонтальных) определить по формуле (4.13).

21. Определить R _общ.е.и, Ом, – общее сопротивление растеканию тока в естественном и искусственном заземлителях:

R    =  R з.е ×  R расч.в.г

 

.                      (4.19)

общ.е.и

R з.е

+ R расч.в.г

Полученное общее расчетное сопротивление растеканию то- ка в естественном и искусственном заземлителях должно удовле- творять требованиям ПУЭ, ПТЭ и ПТБ (табл. 4.4).

 

Методика расчета зануления

Для расчета зануления необходимо иметь следующие ис- ходные данные: напряжение сети; потребляемая электрооборудо- ванием мощность; режим работы оборудования для определения коэффициента b, характеризующего отношение пускового тока к номинальному (принимается по каталогу на электрооборудова- ние: для электродвигателей с фазным ротором принимается

b = 1,5–2, для двигателей с короткозамкнутым ротором b = 5–8); коэффициент полезного действия электродвигателя при номи- нальной мощности (определяется по паспорту); коэффициент мощности cosj (принимается равным 0,8–0,9).

Расчет сводится к определению величины тока короткого замыкания и подбору сечения зануляющего проводника.

В четырехпроводной сети напряжением 380/220 В или 220/127 В ток однофазного короткого замыкания I _к.з, А, опреде- лятся по формуле

U ф

Z

I к.з =

т +

3

 

,                (4.20)

где U _ф – фазное напряжение сети, В; r _пр, r _дв, r _н – соответственно активные сопротивления фазного провода, двигателя, нулевого провода, Ом; Х _дв – общее индуктивное сопротивление двигателя,

Ом; Z _т – полное сопротивление трансформатора. Вследствие не- больших значений этой величины в практических расчетах ею пренебрегают.

Быстрое и надежное отключение электроустановки при ко- ротком замыкании будет обеспечено при условии, если:

1) при защите сети плавкими предохранителями I _к.з ³ 3 I _н.вст (для невзрывоопасных помещений); I _к.з ³ 4 I _н.вст (для взрывоопасных помещений);

2) при защите сети автоматическими выключателями с элек- тромагнитными расцепителями

I _к.з ³ 1,25 I _ср.эл.м (для невзрывоопасных помещений);

I _к.з ³ 2 I _ср.эл.м (для взрывоопасных помещений),

где I _ср.эл.м – ток срабатывания (ток уставки) электромагнитного расцепителя (наименьший ток, на который он отрегулирован).

Ток срабатывания I _ср.эл.м должен превышать максимальный ток I _max не менее чем на:

I _ср.эл.м ³ 1,35 I _max (для для автоматов АЗ120, АЗ130, АЗ140);

I _ср.эл.м ³ 1,65 I _max (для для автоматов АЗ110); I _ср.эл.м ³ 1,215 I _max (для для автоматов АП50). Порядок расчета зануления.

1. По каталогу на электрооборудование определить коэффици- ент b, характеризующий отношение пускового тока к номинальному.

2. По паспорту на электродвигатель определить коэффици- ент его полезного действия h.

3. Определить сosj – коэффициент мощности (принимается равным 0,8–0,9).

4. Определить I _н, А, – номинальный ток, потребляемый электродвигателем при работе:

I н =

P н ×10³

 

,                         (4.21)

 

где P _н – потребляемая мощность, кВт; U _н – напряжение сети, В.

5. Определить I _пуск – пусковой ток электродвигателя:

I _пуск = I _н × b,                                 (4.22)

где b – отношение I _пуск / I _н.

6. Определить a – коэффициент, зависящий от режима пере- грузки предохранителя, его типа и условий пуска электродвигате- ля (табл. 4.12).

 

Значение коэффициента α

Таблица 4.12

 

Тип и марка предохранителя		Материал вставки	Рекомендуемые значения
			для легких условий пуска электродвига- теля и само- запуска его при холостом ходе меха- низма	для тяжелых условий пус- ка электро- двигателя и самозапуска его при на- груженном механизме
Инерционный	Е-27 и Е-33 при I н.вст £ 35А	Свинец	I н.вст ³  I раб	3,75
	СПО или ПТ
Малоинерци- онный	ПР-2 при I н.вст ³ 35А	Цинк	3	2
		Медь
Безинерцион- ный	Е-33 при I н.вст = 60А	Серебро	2,5	1,6
	КП, НПН, НПР, П при I н.вст £ 35А	Медь

 

Примечание. При отсутствии данных в таблице значение коэффици- ента принимается равным 2,5.

 

7. Определить номинальный ток плавкой вставки предохра- нителя:

I _н.вст ³ I _пуск / a.                            (4.23)

По полученному значению принимаем плавкую вставку с током I _н.вст, равным расчетному или ближайшему большему по шка- ле номинальных токов плавких вставок предохранителей I _н.вст, А: 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 250, 300, 350,

430, 500, 600, 700, 850, 1000.

8. По принятому значению I _н.вст подобрать материал и сече- ние подводящих проводников (прил. 11). Определить для них пре- дельно допустимый ток.

9. По справочнику [2] найти значения сопротивлений

r дв  = R 1¢ + R 2¢ ;

X дв = Х 1 + Х 2.

10. Определить r _н – активное сопротивление нулевого провода:

r _н = r l / s,

где r – удельное сопротивление материала провода, Ом × м; l – принятая длина участка нулевого провода одинакового сечения из одного материала, м; s – принятая площадь поперечного сечения провода, мм², исходя из условия, что площадь поперечного сече- ния нулевого провода должна быть в два раза меньше сечения то- копроводящих проводов.

11. Определить r _пр – активное сопротивление фазного про-

вода:

r _пр = r l _ф / s,

где l _ф – принятая длина токопроводящих проводов,.

12. Рассчитать I _к.з – ток короткого замыкания (см. форму- лу (4.20)).

Условие выполняется, если отношение I _к.з / I _н.вс > 3 и, следо- вательно, действие зануления обеспечено.