Порядок расчёта одиночных искусственных заземлений.

 

1. Определить допустимое сопротивление заземляющего устройства - (см. выше).

2. Принять тип заземлителя, который может быть выполнен из стальных стержней диаметром и длиной , из стальных труб и , из стальной полосы шириной и длиной 15, 25, 50 м. Расстояние между одиночными вертикальными заземлителями принимается , глубина заложения заземлителей принимается .

3. Определить величину удельного сопротивления грунта по таблице 8.1.

4. Определить общее сопротивления одиночных заземлителей.

- для вертикальных заглублённых в грунте по формуле:

где l, d и H – длина, диаметр и глубина заложения середины электрода от поверхности грунта, м, определяемая по формуле .

- для горизонтальных полос, заглубленных в грунте, по формуле

где l, b и - длина, ширина и глубина заложения полосы в грунте, м, показанные на рисунке 8.1.

 

 

H b

 

l

 

 

Рис. 8.1 Схема расположения электродов защитного заземления в грунте.

Если общее сопротивление меньше или равно допустимому сопротивлению R, то принимаем один заземлитель.

Если общее сопротивление больше допустимого сопротивления R, то необходимо принять несколько заземлителей.

5. Определить количество заземлителей по формуле

- для вертикальных заземлителей, заглубленных в грунте

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей, определяемый из таблицы 8.2.

- для горизонтальных полосовых заземлителей, заглубленных в грунте

где - коэффициент использования уложенных полос, определяемый из таблицы 8.3.

6. Определить сопротивление соединительной полосы заземлителей в грунте по формуле

 

Здесь , b и - см. формулу (8.11) и рис. 8.1.

- при расположении заземлителей в ряд

а – расстояние между заземлителями, принимаемое по таблицам 8.2 и 8.3

n – количество заземлителей, принимаемое из расчёта.

7. Определить полное сопротивление заземляющего устройства (заземлителей и соеденительных полос) по формуле

 

 

где - коэффициент использования соединительной полосы, определяется по таблице 4.

- коэффициент использования заземлителей. При вертикальных заземлителях принимается из таблицы 8.2, при горизонтальных полосовых заземлителях – из таблицы 8.4.

Если полученное значение полного сопротивления защитного заземления значительно меньше (в два и более раз) допустимого сопротивления необходимо уменьшить количество заземлителей, или изменить их размеры, или выбрать грунт с большим удельным сопротивлением.

 

 

Таблица 8.1.

Приближённые значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды.

Грунт, вода	Возможные пределы колебаний, Ом.м
Глина	8 – 70
Суглинок	40 - 150
Песок	400 – 700
Супесок	150 – 400
Торф	10 – 20
Чернозём	9 – 63
Садовая земля	30 – 60
Каменистый	500 – 800
Скалистый
Вода: морская речная	0,2 – 1 10 - 100

 

Таблица 8.2.

Коэффициенты использования заземлителей из труб или уголков без учёта влияния полосы связи.

 

Отношение расстояния между трубами (уголками к их длине)	При размещении в ряд	При размещении по контуру
Число труб (уголков)		Число труб (уголков)
		0,84-0,87		0,66-0,72
	0,76-0,8		0,58-0,65
	0,67-0,72		0,52-0,58
	0,56-0,62		0,44-0,5
	0,51-0,56		0,38-0,44
	0,47-0,5		0,36-0,42
		0,9-0,52		0,76-0,8
	0,85-0,88		0,71-0,75
	0,79-0,83		0,66-0,71
	0,72-0,77		0,61-0,66
	0,66-0,73		0,55-0,61
	0,65-0,7		0,52-0,58
		0,93-0,95		0,84-0,86
	0,9-0,92		0,78-0,82
	0,85-0,88		0,74-0,73
	0,79-0,83		0,68-0,73
	0,76-0,8		0,64-0,69
	0,74-0,79		0,62-0,67

 

Таблица 8.3.

Коэффициенты использования параллельно уложенных полос.

 

Длина каждой полосы, м	Число параллель-ных полос	Расстояние между параллельными полосами, м
	2,5
		0,56	0,65	0,75	0,80	0,85
	0,37	0,49	0,60	0,73	0,79
	0,25	0,37	0,49	0,64	0,72
		0,50	0,60	0,70	0,75	0,80
	0,35	0,45	0,50	0,66	0,73
	0,23	0,31	0,43	0,57	0,66
0,7550		0,45	0,55	0,65	0,70	0,75
	0,33	0,40	0,48	0,58	0,65
	0,20	0,27	0,35	0,46	0,53

 

 

Таблица 8.4.

Коэффициент использования соединительной полосы заземлителей из труб или уголков.

 

Отношение расстояния между за-землителями к их длине	Число труб или уголков
	При расположении полосы в ряду труб или уголков
	0,77	0,67	0,62	0,42	0,31	0,21
	0,89	0,79	0,75	0,56	0,46	0,36
	0,92	0,85	0,82	0,68	0,58	0,49
	При расположении полосы по контуру труб или уголков
	0,45	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21
	0,55	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28
	0,7	0,80	0,56	0,45	0,41	0,37

 

 

Расчет зануления

 

Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухо-заземленной нейтралью трансформатора.

Зануление электроустановок обязательно:

· при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 в и выше постоянного тока;

· при номинальном напряжении выше 42 В и ниже 380 В переменного тока и выше 110 В и ниже 440 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках;

 

Зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате замыкания на корпус.

При замыкании на корпус создается цепь однофазного короткого замыкания, в результате чего срабатывает защита и электроустановка отключается от сети.

Цель расчета зануления – определить условия, при которых оно надежно и быстро отключает поврежденную электроустановку от сети. Согласно ПУЭ проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании фазы на корпус возникал ток короткого замыкания I_кз, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента предохранителя или нерегулируемого расцепителя или тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя.

 

 

Значение I _{номп. пл. вст.} предохранителей для сетей напряжением 220 и 380 В приведены в табл. 1, для автоматических выключателей – табл. 9.2.

Номинальный ток плавкой вставки выбирают из условия:

I_{ном. пл. вст.}>I_ном.

(I_ном – номинальный ток электроустановки).

 

Таблица 9.1

Значение I_ном. для некоторых типов предохранителей

 

Тип предохранителя	Iном, А
ПР – 2	6,10,15,20,25,35,45,60
НПН – 60	6,10,15,20,25,35,45,60
ПНТ – 10	4,6,10
ПН 2 – 100	30,40,50,60,80,100
ПН 2 – 250	80,100,120,150,200,250

Таблица 9.2

Значение I_ком. для автоматических выключателей на напряжении 380 В

 

Тип выключателя	Iном, А
АП 50 – 3 ТМ (3 - фазный)	1,6;2,5;4;6,4;10;16;25;40;50
АП 50 – 2 ТМ (1 - фазный)	1,6;2,5;4;6,4;10;16;25;40;50
А 3161 (1 - фазный)	15,20,25,30,40,50
А3163 (3 - фазный)	15,20,25,30,40,50

 

Величина тока однофазного короткого замыкания (I_кз) определяется по формуле:

где: U_ф – фазное напряжение, В

Z_п – сопротивление петли “фаза - ноль”, Ом

Z_т – сопротивление обмоток трансформатора, Ом

Z_п=R_ф+R_н

R_ф – сопротивление фазного провода, Ом

R_н – сопротивление нулевого провода, Ом

 

r - удельное сопротивление, Ом м

(r_меди=0,018 Ом м, r_{алюминия}=0,028 Ом м)

l – длина провода, м

s – сечение провода, м³

Таблица 9.3

Значение полных сопротивлений (Z_т) обмоток масляных трансформаторов

 

Мощность трансформатора, кВА	Zт, Ом, при схеме соединения обмоток
	Y/Yн	D/Yн
	3,110	0,906
	1,949	0,562
	1,237	0,360
	0,799	0,226
	0,487	0,141
	0,312	0,090
	0,195	0,056
	0,129	0,042
	0,081	0,027
	0,054	0,017

 

 

Таблица 9.4

Значение полных сопротивлений (Z_т) обмоток сухих трансформаторов

 

Мощность трансформатора, кВА	Схема соединения обмоток	Zт, Ом
	D/Yн	0,165
	Y/Yн	0,453
	D/ Y н	0,106
	Y/Yн	0,254
	D/Yн	0,066
	Y/Yн	0,130
	D/Yн	0,042
	Y/Yн	0,109
	D/Yн	0,027