Пример расчета

Требуется заземлить оборудование подстанции в Подмосковье. Грунт – глина. Вблизи заземляемого помещения находится трубопровод длиной 30м с диаметром 0,1м, заглубленный на 0,2м. Размер помещения в плане 15х4м². В качестве искусственных заземлителей предполагается использовать вертикальные электроды длиной 2.5м, диаметром 0.015м заглубленные на 0.8м, а для их соединения - стальную полосу сечением 40x4мм².

1. Определяем требуемое допустимое сопротивление заземления в соответствии с ПУЭ: R_н = 4 Ом.

2. Определяем расчетное удельное сопротивление грунта ρ, в котором будут размещаться электроды заземлителя. Значение удельного сопротивления глины ρ_табл = 60 Ом ·м. Заземляемое помещение находится во II климатической зоне. Для устройства заземлителя предполагается использование вертикальных заглубленных электродов длиной 2.5м. Следовательно удельное сопротивление грунта Ом·м.

3. Определяем возможность использования для устройства заземлителя существующих естественных заземлителей. В качестве такового используем находящийся вблизи трубопровод с указанными параметрами. Рассчитаем сопротивление трубопровода по формуле (2).

R_тр = 5,63 Ом

Таким образом сопротивление естественного заземлителя R_e = 5,63Ом, что больше допустимого значения R_н = 4 Ом и означает необходимость устройства дополнительного искусственного заземлителя.

4. Определяется требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и.

13,82 Ом

5. Определяем предварительную конфигурацию заземлителя. Принимаем расположение вертикальных заземлителей в ряд, как приведено на рис.3а.

6. Выбираем тип и размеры одиночного заземлителя. В качестве такового примем вертикальные электроды длиной 2,5м, диаметром 15мм, заглубленные на 0,8м.

7. Определяем предварительное количество вертикальных электродов в искусственном заземлителе n по формуле (6) 6 шт. L_гор = 15м - длина горизонтального соединяющего электрода, обеспечивающего гальваническую связь всех вертикальных электродов в искусственном заземлителе, принятая по конструктивным соображениям с учетом плана расположения подстанции и места расположения заземлителей в ряд. При a=L расстояние между соседними электродами равняется 2,5м.

8. Определим сопротивление одного вертикального электрода по выражению (5)

38,62 Ом.

Реальное сопротивление одного электрода оценивается величиной Ом, где - коэффициент использования вертикального электрода группового заземлителя (табл. 3), соответствующий предполагаемому числу электродов 6 и отношению расстояния между вертикальными электродами к их длине равной 1.

9. Разместив вертикальные электроды на плане (в ряд) определяем общее электрическое сопротивление вертикальных электродов по формуле (7)

9,90 Ом.

10. Определяем электрическое сопротивление горизонтальной соединительной полосы R_г, сечением 20x4мм обеспечивающей гальваническое соединение всех вертикальных электродов. Длина соединительной полосы L определяется согласно принятому плану размещения вертикальных электродов. Для 6 электродов, размещеныx в ряд, L=1,05·(6-1)·2,5 = 13,13м

11,15 Ом.

С учетом условий растекания тока в грунте расчетное сопротивление полосы корректируется коэффициентом использования горизонтальной полосы = 0.72 , определяемым по табл. 4 и реальное сопротивление горизонтальной полосы оценивается величиной Ом. Общее сопротивление горизонтальной полосы =15,49 Ом. 11.Рассчитывается общее сопротивление искусственного заземлителя R_ио, состоящего из вертикальных электродов с общим сопротивлением = 9,90 Ом и горизонтальной соединительной полосы с общим сопротивлением = 15,49 Ом.

Ом

12. Проверяем условие: окончательно полученное общее сопротивление заземлителя не должно превышать нормативного значения Rн=4 Ом, т.е. должно обеспечиваться соотношение

< 4 Oм.

Полученное значение общего сопротивления существенно меньше допустимого. Поэтому можно выполнить пересчет, приняв меньшее число вертикальных электродов. Эскиз схемы заземлителя может быть представлен в следующем виде.

Рис. 6. Схема размещения заземляющего устройства

1 – контру подстанции; 2 – соединительная горизонтальная полоса; 3 – заземляемое электрооборудование; 4 – естественный заземлитель (труба); 5 – вертикальные электроды искусственного заземлителя.

Контрольные вопросы

1. Назовите технические меры защиты от поражения электрическим током, применяемые в электроустановках.

2. Какое устройство именуют защитным заземлением?

3. Как устроено защитное заземление и в чем заключается принцип его действия?

4. Какие факторы учитываются при нормировании величины сопротивления защитного заземления?

5. В каких случаях не требуется устройства искусственного защитного заземления?

6. Какие конструктивные особенности устройства защитного заземления Вы знаете?

7. Каким образом и почему устройство защитного заземления зависит от сопротивления грунта?

8. Возможны ли для заземления электрооборудования различные конструктивные решения по устройству защитного заземления?

Список литературы:

1. Инженерные расчеты систем безопасности труда и промышленной экологии. Под ред. проф. А.Ф.Борисова. Нижний Новгород, 2000. С.57-66.

2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). –М.: Энергоатомиздат, 1998.

3. ГОСТ 12.1.030 – 81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Таблица 5

Варианты заданий.

Принятые сокращения: р – в ряд, к – по контуру, ф – фундамент, с – свая, т – трубопровод.