КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Порядок расчета. Задача расчета – определить конфигурацию заземлителя, число, длину и другие параметры, образующих его элементов
Задача расчета – определить конфигурацию заземлителя, число, длину и другие параметры, образующих его элементов, а также составить план заземлителя.
Исходные данные включают характеристику электрооборудования (тип, виды электрооборудования, рабочие напряжения, электрическая мощность и режим нейтрали источника питания и т.п.), размещение оборудования в цехе или на участке (размеры цеха или участка, их план и т.п.), сведения о естественных заземлителях (их количество, гальваническая целостность, размеры, глубина заложения, взаимное расположение и т.п.).
Расчет выполняется в следующей последовательности.
1. Определить максимально допустимое (нормативное) значение сопротивления заземлителя Rн по ПУЭ. При этом учитывается характеристика электрооборудования, тип, рабочее напряжение, мощность, режим нейтрали источника питания и другие параметры.
2. Определить расчетное удельное сопротивление грунта ρ в котором будут размещаться электроды заземлителя. Сопротивление грунта может изменяться в широких пределах в зависимости от типа грунта и времени года. Величина ρ находится по формуле
, Ом·м, (1)
где ρтабл - удельное сопротивление грунта, выбираемое по табл.1, а 
климатический коэффициент, принимаемый по табл.2.
Таблица 1
Значения удельных сопротивлений грунтов ρтабл
| № п/п | Грунт, вода | Удельное сопротивление, Ом·м | № пп | Грунт, вода | Удельное сопротивление, Ом·м |
| Торф | Гравий, щебень | ||||
| Чернозем | Каменистый грунт | ||||
| Садовая земля | Скалистый грунт | 104 ÷ 107 | |||
| Глина | Вода морская | 0,2 – 1 | |||
| Суглинок | Вода речная | 10 – 100 | |||
| Лесс | Вода прудовая | 40 – 50 | |||
| Супесок | Вода грунтовая | 20 – 70 | |||
| Песок |
Таблица 2
Значения климатических коэффициентов 
и признаки зон
| Тип заземлителя | Климатические зоны | |||
| I | II | III | IV | |
| Вертикальные стержни длиной 2…3м при глубине заложения 0,5…0,8м | 1,8…2,0 | 1,6…1,8 | 1,4…1,6 | 1,2…1,4 |
| Горизонтальные полосовые заземлители при глубине заложения 0,8м | 4,5…7,0 | 3,5…4,5 | 2,0…3,5 | 1,5…2,0 |
| Признаки климатических зон | ||||
| Средняя температура января, ºС | -20…-15 | -14…-10 | -10…0 | 0…5 |
| Средняя температура июля, ºС | 16…18 | 18…22 | 22…24 | 24…28 |
3. Определить возможность использования для устройства заземлителя существующих естественных заземлителей, в качестве которых могут быть проложенные в грунте трубопроводы, металлические сваи, железобетонные конструкции и другие аналогичные сооружения. При наличии и использовании естественных заземлителей определяют их сопротивление Re путем практических замеров или расчетом. Для некоторых возможных естественных заземлителей их сопротивление находится по следующим формулам:
· горизонтально проложенный в земле на глубине t металлический трубопровод, имеющий наружный диаметр d и длину L:
Rтр = 
(2)
· вертикально установленная в земле железобетонная стойка или свая диаметром d, заглубленная в грунт на длину L
Rc = 
, (3)
· железобетонный фундамент производственного здания:
Rф = 
(4)
где S - площадь, ограниченная периметром здания, м2.
Для естественных заземлителей другого вида соответствующие формулы приводятся в справочной литературе.
4. Определить необходимость и требуемое сопротивление искусственного заземлителя Rи. Предполагается, что искусственный и естественный заземлители Rе будут включены параллельно и при этом их общее сопротивление не должно превышать допустимое Rн.
,
где Re – сопротивление естественного заземлителя, определенное в п. 3.
5. Определить предварительную конфигурацию заземлителя (расположение их электродов в ряд, по контуру или иным способом) с учетом возможности устройства искусственного заземлителя на отведенной территории, участке.
Наиболее простые и распространенные конфигурации искусственных заземлителей приведены на рис.3.
Рис.3 Способы размещения электродов группового заземлителя
(вид в плане)
а – вертикальные электроды размещены в ряд; б – вертикальные электроды размещены по контуру; в – горизонтальные электроды уложены параллельно друг другу на одинаковой глубине.
|
| |
 |
Рис. 4 Схема расположения вертикального электрода в грунте
1 – вертикальный электрод; L - длина заземлителя; d – диаметр заземлителя; to – величина заглубления конца заземлителя от поверхности земли; t - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя.
Обычно в качестве вертикальных электродов используют стальные прутки диаметром 10-15 мм и длиной до 10м, некондиционные стальные трубы диаметром 30-50мм, а также угловую сталь размером от 40x40 до 60x60 мм2 и длиной 2-3м, соединенные полосковой сталью сечением не менее 48 мм2.
7. Определяем сопротивление растеканию тока одного электрода Rэ. Соответствующие расчетные формулы в зависимости от типа, размеров и расположения электрода приводятся в специальной справочной литературе. Для выбранного электрода расчет Rэ выполняется по формуле:
, (5)
где ρ - удельное сопротивление грунта, полученное в п.2, L - длина электрода (L >> d), d – диаметр электрода, 
. Для уголка с шириной b принимается эквивалентный d = 0,95b.
Поскольку электроды находятся на достаточно близком расстоянии друг от друга, они оказывают взаимовлияние на растекание тока в грунте. Поэтому реальное сопротивление одного электрода оценивается величиной 
,
где 
- коэффициент использования вертикального электрода группового заземлителя (табл. 3).
Таблица 3
Коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи
| Число заземли-телей n | Отношение расстояния между электродами к их длине, а/L | |||||
| Электроды размещены в ряд (рис. 3а) | Электроды размещены по контуру (рис.3б) | |||||
| 0,85 | 0,91 | 0,94 | - | - | - | |
| 0,73 | 0,83 | 0,89 | 0,69 | 0,78 | 0,85 | |
| 0,65 | 0,77 | 0,85 | 0,61 | 0,73 | 0,80 | |
| 0,59 | 0,74 | 0,81 | 0,56 | 0,68 | 0,76 | |
| 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 |
8. Определяется предварительное количество n вертикальных электродов в искусственном заземлителе по формуле
, (6)
где Lгор - длина горизонтального соединяющего электрода, обеспечивающего гальваническую связь всех вертикальных электродов в искусственном заземлителе; 
- расстояние между соседними электродами, которое согласно табл.3 может приниматься равным одной, двум или трем длинам вертикальных электродов 
. Значение Lгор принимается с использованием плана устройства искусственного заземлителя.
9. Разместив вертикальные электроды на плане определяем общее электрическое сопротивление вертикальных электродов по формуле (электроды считаются включенными параллельно)
, (7)
|
В настоящем пособии предусматривается использование распространенной заглубленной полосы, схема которой приведена на рис. 5.
 |
Рис. 5 Схема расположения горизонтального электрода в грунте
1 – горизонтальный электрод; d – диаметр электрода; t – величина заглубления середины электрода от поверхности земли; L - длина электрода.
Сопротивление полосы рассчитывается по формуле
, (8)
, для колонны или полосы 
(b - ширина полосы)
Длина соединительной полосы L определяется по принятому плану размещения вертикальных электродов. Если n электродов размещены в ряд, то значение L=1,05·(n-1)·a, где а – принятое по табл.3 расстояние между соседними вертикальными электродами. При расположении электродов по контуру L=1,05·n·a. Коэффициент 1,05 отражает запас на возможное увеличение длины полосы.
С учетом условий растекания тока в грунте расчетное сопротивление полосы корректируется коэффициентом использования горизонтальной полосы 
, определяемым по табл. 4. Коэффициент так же, как и коэффициент , отражает условия растекания тока в грунте. Реальное сопротивление горизонтальной полосы оценивается величиной
. (9)
Общее сопротивление горизонтальной полосы 
.
Таблица 4
Коэффициенты использования горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки и т.п.) группового заземлителя
| Отношение a/L | Число вертикальных электродов, n | ||||||||||
| Вертикальные электроды размещены в ряд (рис. 3а) | |||||||||||
| 0,85 | 0,77 | 0,72 | 0,62 | 0,42 | 0,31 | - | - | - | - | - | |
| 0,94 | 0,80 | 0,84 | 0,75 | 0,56 | 0,46 | - | - | - | - | - | |
| 0,96 | 0,92 | 0,88 | 0,82 | 0,68 | 0,58 | - | - | - | - | - | |
| Вертикальные электроды размещены по контуру (рис. 3б) | |||||||||||
| - | 0,45 | 0,40 | 0,34 | 0,27 | 0,24 | 0,22 | 0,21 | 0,20 | 0,2 | 0,19 | |
| - | 0,55 | 0,48 | 0,40 | 0,32 | 0,30 | 0,29 | 0,28 | 0,27 | 0,26 | 0,23 | |
| - | 0,70 | 0,64 | 0,56 | 0,45 | 0,41 | 0,39 | 0,37 | 0,36 | 0,35 | 0,33 |
11. Рассчитывается общее сопротивление искусственного заземлителя Rио, состоящего из вертикальных электродов с общим сопротивлением 
и горизонтальной соединительной полосы с общим сопротивлением 
. Полагая их соединенными параллельно, общее сопротивление Rио находится по формуле
.(10)
Последнее выражение при подстановке выражений (7) и (9) после очевидных преобразований принимает вид
. (11)
При значительной протяженности присоединительных проводников, прокладываемых к искусственному заземлителю (свыше нескольких десятков метров) полученную величину Rио увеличивают на величину сопротивления последовательно присоединенных проводников.
Окончательно, полученное общее сопротивление заземлителя, состоящего из естественного заземлителя с Re и искусственного заземлителя с Rио не должно превышать допустимого значения Rн, т.е. должно обеспечиваться соотношение
. (12)
В противном случае необходимо внести изменения в конструкцию и/или параметры заземлителя, обеспечивающие снижение его сопротивления, и расчет повторить.
Расчет защитного заземления допускает множество вариантов решения, выбираемых с учетом конкретных особенностей объекта, его расположения, имеющихся материалов, параметров и т.д.
В заключение расчета приводится схема размещения заземлителя.
Дата добавления: 2015-04-04; просмотров: 196; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |