Расчет системы защитного заземления

 

Целью расчета заземления является определение числа и размеров вертикальных заземлителей, размеров горизонтальной соединительной полосы и размещение заземлителей, исходя из регламентированных значений допустимого сопротивления заземления R₃. Порядок расчета следующий:

- определяется по ПУЭ норма на сопротивление заземления R₃ в зависимости от напряжения заземляемой электроустановки и режима нейтрали;

- вычисляется удельное сопротивление грунта ρ с учетом коэффициента сезонности kс таблица 6, характеризующего климатическую зону и состояние грунта,

где удельное сопротивление грунта, полученное измерением или из справочной литературы таблица 7;

Таблица 6. Коэффициент сезонности, в зависимости от климатической зоны.

 

	Климатические зоны
I	II	III	IV
kс стержневых электродов (l = 2-3 м, глубина заземления 0,5-0,8 м)	1,8-2	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
kc протяженных элек­тродов (глубина заземле­ния 0,8 м)	4,5-7,0	3,5-4,5	2,0-2,5	1,5-2,0
kc при длине стержней 5 м и глубине заземления 0,7-0,8 м	1,35	1,25	1,15	1,1

 

 

Таблица 7. Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды ρ, Ом∙м

Грунт и вода	Возможные пределы колебаний р
Глина Суглинок Песок Супесок Торф Чернозем Садовая земля Каменистый грунт Скалистый грунт Вода: морская речная прудовая грунтовая в ручьях	8-70 40-150 400-700 150-400 10-30 9-53 30-60 500-800 10^3-10^7   0,2-1 10-100 40-50 20-70 10-60

- выбираются размеры (длина l, диаметр d_c) и глубина заложения Н₀ вертикальных заземлителей;

- по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с одного вертикального заземлителя R_ед. При глубине заложения Н₀=0 расчет R_ед ведется по схеме №1 и соответствующей ей формуле. При Н₀≠0 расчет R_ед ведется по схеме №2 и соответствующей ей формуле, причем расстояние от поверхности земли до середины заземлителя Н

где l - длина заземлителя;

Таблица 8. Формулы для расчета сопротивления растеканию тока с вертикального заземлителя.

№ п/п	Тип заземлителя	Схема	Формула
	Стержневой у поверхности грунта
	Стержневой в грунте
	Протяженный круглого сечения на поверхности грунта
	Протяженный круглого сечения в грунте
	Протяженный полосовой на поверхности грунта
	Протяженный полосовой в грунте

 

- сравнивается значение R_од с R_з если, R_од≤R_з то расчет заканчивается; если Rод>Rз, вычисляется необходимое число заземлителей

R_з принимается равным 2, 4, 8 для электроустановок напряжением 660, 380 и 220 В соответственно.

- выбирается отношение расстояния между заземлителями к их длине и по таблице 9 определяется значение коэффициента использования вертикальных стержней η_в при расположении электродов в ряд и по таблице 10, при расположении электродов по контуру;

Таблица 9. Коэффициенты использования вертикальных заземлителей из труб, уголков или стержней, размещенных в ряд

Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв	Число электродов n	ηв
		0,84 - 0,87 0,76 - 0,80 0,67 - 0,72 0,56 - 0,62 0,51 - 0,56 0,47 - 0,50
		0,50 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,72 - 0,77 0,66 - 0,73 0,65 - 0,70
		0,93 - 0,95 0,90 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,76 - 0,80 0,74 - 0,79

 

Таблица 10. Коэффициенты использования вертикальных залемлителей из труб, уголков или стержней, размещенных по контуру

Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв	Число электродов n	ηв
		0,66 - 0,72 0,58 - 0,65 0,52 - 0,58 0,44 - 0,50 0,38 - 0,44 0,36 - 0,42 0,33 - 0,39
		0,76 - 0,80 0,71 - 0,75 0,66 - 0,71 0,61 - 0,66 0,55 - 0,61 0,52 - 0,58 0,49 - 0,55
		0,84 - 0,86 0,78 - 0,82 0,74 - 0,78 0,68 - 0,73 0,64 - 0,69 0,62 - 0,67 0,59 - 0,65

 

- вычисляется результирующее сопротивление всех вертикальных заземлителей с учетом взаимного экранирования

-определяется длина горизонтальной соединительной полосы

где а - расстояние между соседними заземлителями, вычисляемое по известному отношению а/l и величине l;

-по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с горизонтальной соединительной полосы Rr. При Н₀=0 расчет идет по схеме №3 или №5 в зависимости от; того, круглая (d_n) или квадратная (b) полоса по исходным данным. При Н₀≠0 расчет идет по схемам № 4 или №6, соответственно;

- по таблице 11 определяется значение коэффициента использования горизонтальной соединительной полосы η_г, при расположении электродов в ряд и по таблице 12, при расположении электродов по контуру;

 

Таблица 11 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя в ряд

Отношение расстояния между электродами к их длине – a/lв	ηг, при числе электродов в ряд
	0,77	0,74	0,67	0,62	0,42	0,31	0,21	0,20
	0,89	0,86	0,79	0,75	0,56	0,46	0,36	0,34
	0,92	0,90	0,85	0,82	0,68	0,58	0,49	0,47

Таблица 12 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя по контуру

Отношение расстоя­ния между электродами к их длине – a/lв	, при числе электродов в контуре заземления
	0,45	0,40	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21	0,20
	0,55	0,48	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28	0,26
	0,65	0,64	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37	0,35

 

- вычисляется результирующее значение сопротивления горизонтального контура с учетом экранирования

- подсчитывается результирующее сопротивление системы защитного заземления:

- если R≤Rз, то расчет заканчивается;

- если R>Rз, необходимо изменить величину l и (или) n, а.

После этого следует провести расчет с новыми исходными данными и сравнить полученное значение R с Rз.

Задание: Выполнить расчет системы заземления в соответствие с вариантом. Номер варианта совпадает с номером по списку группы.

Таблица 13. Варианты заданий для расчета.

№	Напряжение электроустановки, В.	Характеристика грунта	Климатическая зона	l	dc	Н0		dr	b
1.		Глина	I		0,01			0,01
2.		Суглинок	II	2.2	0,02	0,5		0,02
3.		Песок	III	2.4	0,03	0,6		0,03
4.		Супесок	IV	2.6	0,04	0,7		0,04
5.		Торф	I	2.8	0,05	0,8		0,05
6.		Чернозем	II		0,01				0,01
7.		Садовая земля	III		0,02	0,5			0,02
8.		Каменистый грунт	IV	2.2	0,03	0,6			0,03
9.		Скалистый грунт	I	2.4	0,04	0,7			0,04
10.		Глина	II	2.6	0,05	0,8			0,05
11.		Суглинок	III	2.8	0,01			0,01
12.		Песок	IV		0,02	0,5		0,02
13.		Супесок	I		0,03	0,6		0,03
14.		Торф	II	2.2	0,04	0,7		0,04
15.		Чернозем	III	2.4	0,05	0,8		0,05
16.		Садовая земля	IV	2.6	0,01				0,01
17.		Каменистый грунт	I	2.8	0,02	0,5			0,02
18.		Скалистый грунт	II		0,03	0,6			0,03
19.		Глина	III		0,04	0,7			0,04
20.		Суглинок	IV	2.2	0,05	0,8			0,05
21.		Песок	I	2.4	0,01			0,01
22.		Супесок	II	2.6	0,02	0,5		0,02
23.		Торф	III	2.8	0,03	0,6		0,03
24.		Чернозем	IV		0,04	0,7		0,04
25.		Садовая земля	I		0,05	0,8		0,05
26.		Каменистый грунт	II	2.2	0,01				0,01
27.		Скалистый грунт	III	2.4	0,02	0,5			0,02
28.		Глина	IV	2.6	0,03	0,6			0,03
29.		Суглинок	I	2.8	0,04	0,7			0,04
30.		Песок	II		0,05	0,8			0,05

 

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются электроустановки?

2. Какие режимы работы нейтрали источника питания Вы знаете?

3. Какие технические защитные меры применяются я электроустановках?

4. Что называется защитным заземлением? При каком напряжении необходимо выполнить защитное заземление электроустановок?

5. Назовите факторы, оказывающие влияние на исход электротравмы и какое они оказывают на него влияние.

6. Назовите пороговые значения воздействия электрического тока на человека.

7. Каковы нормированные значения сопротивления защитного зазем­ления?

8. На чем основанпринцип действия защитного заземления?

9. Почемузапрещено последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляемых установок?

10. Что является целью расчета заземления?

11. Почему в расчете защитного заземления учитывают величину расстояния между заземлителями?

12. От чего зависят значения коэффициентов использования вертикальных стержней и соединительной полосы?

 

Список литературы:

1. Правила устройства электроустановок. издание седьмое.

2. Маньков В. Д., Заграничный С. Ф. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: Справочник. — СПб.: Политехника, 2009. — 400 с.

 

Оглавление

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 3

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 3

ВИДЫ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.. 5

ПОРАЖЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.. 7

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ ИА ИСХОД ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ 10

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.. 15

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.. 19

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ.. 24

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.. 34

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 35

ОГЛАВЛЕНИЕ. 36

Волохина Алла Тагировна

Коробов Антон Валерьевич

Гуськов Михаил Анатольевич

Сайгина Юлия Николаевна