Порядок выполнения эксперимента и расчет заземления электроустановки

1. Замерить фактическое сопротивление заземления (таблица 6.2).
Сделать вывод о возможности эксплуатации защитного заземления. Необходимо учесть, что исследуемая установка с напряжением до 1000 В.

2. Выполнить расчет заземления электроустановки методом коэффициента использования.

Рисунок 6.3. Наименьшие расстояния между заземлителем, вспомогательным заземлителем и зондом   а – одиночный заземлитель; б – сложный заземлитель с протяжным периметром; l – наибольшая диагональ протяженного периметра

Исходными данными для расчета заземления электроустановки напряжением до 1000 В в общем случае являются: наибольшая допустимая величина сопротивления заземляющего устройства, удельное сопротивление грунта, тип, размеры и условия размещения заземлителей в грунте. Цель расчета заключается в определении количества вертикальных стержней, удовлетворяющих требованию сопротивления грунтового заземлителя допустимому.

Исходные данные к выполнению работы согласно варианту, заданному преподавателем, взять из таблицы 6.3.

 

Таблица 6.2. Образец промежуточной записи результатов измерения сопротивления заземления

Напряжение источника питания, В	Тип заземляющего устройства и глубина его заложения	Полученное измерением сопротивления заземления, Ом	Наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом	Вывод
	Переносные заземлители (буравы)
	Стационарный контур заземления из стержневых вертикальных заземлителей

Таблица 6.3

Наименование параметров	Варианты
Вид грунта	Глина	Суглинок	Супесь	Песок	Чернозем	Торф
Удельное сопротивление грунта, Ом	0,6•10^2	1•10^2	2•10^2	6•10^2	2•10^2	0,2•10^2
Тип заземлителя	стержневой из труб	стержневой из труб	стержневой из уголков	стержневой из уголков	стержневой из труб	стержневой из труб
Диаметр труб или размер полок уголка, мм			40х40	50х50
Длина заземлителя, (l), м	3.5	4.0	5.0	7.0	5.0	3.0
Расстояние между заземлителями (а), м	2 х l	3 х l	3 х l	l	l	2 х l
Способ размещения заземлителей	по контуру	по контуру	в ряд	по контуру	в ряд	в ряд

 

Расчет ведется по следующей методике:

Определить расчетом сопротивление одиночного вертикального стержня заданных размеров, по формуле:

, Ом, (1)

где: l – длина стержня, м;

d – диаметр стержня, м, для уголков d=0,95•b;

h – расстояние от земли до середины стержня, h=h₀+0,5•l;

r – удельное сопротивление грунта, Ом.

Найти требуемое количество вертикальных стержней в проектируемом заземлении:

, шт, (2)

где: R_З.О. – сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом;

R_З.ДОП. – допустимая величина сопротивления защитного заземления, зависящая от мощности питания сети (4 или 10) Ом;

h_С – коэффициент использования заземлителей из вертикальных стержней (таблица 6.4).

Для нахождения h_С число стержней берется приближенно из отношения . Если n_Ф дробное число, его необходимо округлить до меньшего числа в меньшую сторону.

Определяем суммарное сопротивление заземлителя из вертикальных стержней по формуле:

, Ом, (3)

где h_С.Ф. – фактический коэффициент использования заземлителей, повторно взятый из таблицы 6.4. по n_Ф.

Забитые стержни – заземлители свариваются с металлической полосой. Длина полосы зависит от расположения заземлителей и равна:

а) по контуру ℓ_n=1,05•a•n_Ф, м;

б) в ряд ℓ_n=1,05•а• (n_Ф–1), м;

где а – расстояние между заземлителями, м.

Сопротивление растеканию электрического тока соединительной полосы, проложенной в земле, определяется по формуле:

, Ом, (4)

где: b – ширина полосы, м (принимается от 0,03 до 0,05 м);

h_n– глубина заложения полосы от поверхности земли (0,5 – 0,7 м).

В случае, если R_n.0.<R_ДОП, расчет можно прекратить. Определяем общее сопротивление грунтового заземлителя:

, Ом, (5)

где h_n.0. – коэффициент использования горизонтальной соединительной полосы, принимаем по таблице 6.5.

Общее сопротивление контура заземления должно быть не более допустимого сопротивления по ПУЭ. При превышении R_ДОП>>R_ОБЩ будет перерасход материалов и трудовых затрат на сооружение контура заземления электроустановки, в этом случае необходимо уменьшить количество вертикальных заземлителей и провести перерасчет заземляющего устройства.

 

Таблица 6.4. Коэффициент использования h_С вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи

Число заземлителей	Отношение расстояния между электродами к их длине (а/ℓ)
Электроды размещены в ряд	Электроды размещены по контуру
	0.85	0,91	0,94	–	–	–
	0,78	0,86	0,91	0,73	0,81	0,87
	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78	0,84
	0,69	0,81	0,86	0,65	0,75	0,82
	0,65	0,77	0,84	0,61	0,73	0,80
	0,59	0,74	0,81	0,55	0,68	0,76
	0,53	0,70	0,78	0,51	0,65	0,73
	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
	–	–	–	0,41	0,58	0,66
	–	–	–	0,39	0,55	0,64
	–	–	–	0,36	0,52	0,62

 

Заземлитель считается спроектированным рационально, если R_ОБЩ меньше допустимого не более 10%.

 

Таблица 6.5. Коэффициент использования h_n0 горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя

Соотношение расстояния между электродами к их длине	Число вертикальных электродов
Вертикальные электроды размещены в ряд
	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	–	–	–
	0,94	0,89	0,84	0,75	0,56	–	–	–
	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	–	–	–
Вертикальные электроды размещены по контуру
	–	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,15
	–	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	–	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

 

5. Контрольные вопросы

1. В чем сущность защитного действия заземления?

2. Как выбирается допустимое сопротивление заземления?

3. В каких случаях применяется защитное заземление для установок низкого напряжения?

4. Какие элементы строительных конструкций зданий можно использовать в качестве естественных заземлителей?

5. Назовите типы искусственных заземлителей.

6. Какие требования предъявляются к устройству заземляющих проводников?

7. Какими приборами можно осуществить измерение сопротивления заземлителя?

8. Сущность измерения удельного сопротивления грунта методом контрольного электрода.

9. Порядок расчета сопротивления одиночного заземлителя методом коэффициента использования.

10. Физический смысл коэффициента использования, как его найти.

11. При каком условии заземлитель считается спроектированным рационально?

Лабораторная работа № 7