Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот Яша
Бот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте "Онлайн Электрик".
Написать боту.
Расчет заземляющего устройства в двухслойном грунтеЗащитное
заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей металлических
нетоковедущих частей электроустановок, которые нормально не находятся под
напряжением, но могут оказаться под ним (прежде всего вследствие нарушения
изоляции). При замыкании фазы
на металлический корпус электроустановки он приобретает электрический потенциал
относительно земли. Если к корпусу такой электроустановки прикоснется человек,
стоящий на земле или токопроводящем полу (например, бетонном), он немедленно
будет поражен электрическим током. Посредством
защитного заземления ток замыкания перераспределяется между заземляющим
устройством и человеком обратно пропорционально их сопротивлениям. Поскольку
сопротивление тела человека в сотни раз превышает величину сопротивления
растеканию тока заземляющего устройства, через тело человека, прикоснувшегося к
поврежденному заземленному оборудованию, пройдет ток, не превышающий предельно
допустимого значения (10 мА), а основная часть тока уйдет в землю через контур
заземления. При этом напря-жение
прикосновения на корпусе оборудования не превысит 42 В. Контур заземления
выполняют из стальных стержней, уголков, некондиционных труб и др. В траншее
глубиной до При этом
необходимо соблюдать следующие условия.
Рис. 2. Установка одиночного заземлителя в двухслойном грунте:
Стержни можно
располагать в ряд (рис. 3) или в виде какой-либо геометрической фигуры
(квадрата, прямоугольника) в зависимости от удобства монтажа и используемой
площади. Совокупность стержней, соединенных между собой полосой, образует
контур заземления. В помещении контур заземления приваривается к корпусу
силового щита и к заземляющей магистрали (шине заземления), которая проходит
вдоль стен здания. На практике часто используются естественные заземлители (части коммуникаций, зданий и сооруже-ний производственного или
иного назначения), находящиеся в соприкосновении с землей. Это канализационные
трубы, железобетонные конструкции фундаментов, свинцовые оболочки кабелей и др. Рис.
3. Конструкция заземляющего устройства: Измерение
сопротивления растеканию тока заземляющих устройств должно производиться в
сроки, установленные Правилами эксплуатации электроустановок потребителей
(ПЭЭП) не реже одно-го раза
в шесть лет, а также после каждого капитального ремонта и длительного
бездействия установки. Сопротивление
заземляющих устройств рекомендуется измерять в наиболее жаркие и сухие или в
наиболее холодные дни года, когда грунт имеет наименьшую влажность. Чем меньше
влажность, тем выше удельное сопротивление грунта. В первом случае влага из
грунта испаряется, во втором - замерзает (лед практически не проводит
электрический ток). При замерах в другие дни нужно
полученные значения корректировать с помощью поправочных коэффициентов, которые
приводятся в ПЭЭП [3]. Расчет
заземляющего устройства сводится к определению числа вертикальных
заземлителей и длины соединительной полосы. Для
упрощения расчета примем, что одиночный вертикальный заземлитель
представляет собой стержень, либо трубу малого диаметра.
где
L и D - длина и диаметр стержня соответственно, м; Pэкв эквивалентное удельное сопротивление
грунта, Ом*м; Т - заглубление электрода (расстояние
от поверхности земли до середины электрода), м. Студенты
неэлектротехнических специальностей могут определить
сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле: (3) или
по упрощенной формуле: (4) Примечание:
здесь и далее знаком (*) обозначаются формулы для
расчетов, которые проводят студенты неэлектротехнических
специальностей. Формулы, не отмеченные данным знаком, общие для студентов всех
специальностей. Величина
эквивалентного удельного сопротивления грунта Pэкв для студентов неэлектротехнических
специальностей задается преподавателем из табл. 2. Эквивалентным
удельным сопротивлением грунта Pэкв
неоднородной структурой называется такое удельное сопротивление земли с
однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то
же значение, что и в земле с неоднородной структурой. Если грунт двухслойный,
эквивалентное удельное сопротивление определяется из выражения: Pэкв
= Y*P1*P2L/[P1(L - H + t)
+ P2(H - t)], (5) где Y - коэффициент сезонности (по табл. 2 - для
стержневых заземлителей); P1 - удельное
сопротивление верхнего слоя грунта, Ом*м; P2
- удельное сопротивление нижнего слоя грунта Ом*м; Н
- толщина верхнего слоя грунта, м; t - заглубление
полосы, м. Одиночный
заземлитель должен полностью пронизывать верхний слой
грунта и частично нижний. Таблица 1 -Эквивалентное
удельное сопротивление грунтов
Заглубление
полосы t принимается равным T = (L/2) + t (6) Таблица 2 - Значения
расчетных климатических коэффициентов сезонности сопротивления грунта
n0 = R0/Rн, *(7) где
RH - нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства согласно
ПУЭ, Ом; Для
студентов электротехнических специальностей: n0 = R0*Y/Rн.(8) Коэффициент
сезонности Y второй климатической зоны (средняя температура января от -15 до
-10°С, июля - от +18 до +22°С) принимается равным
1,6...1,8. Таблица 3 - Нормируемые значения величины сопротивления растеканию
тока заземляющих устройств (для электроустановок напряжением до 1000 В)
Величины, приведенные в табл. 3, справедливы при
эквивалентном удельном сопротивлении грунта 100 Ом*м
и менее. Если эквивалентное
удельное сопротивление грунта более 100 Ом*м,
необходимо эти величины умножить на коэффициент kз=rэкв/100. Коэффициент kз не может быть меньше
1 и больше 10 (даже при больших удельных сопротивлениях грунта).
(9) где
Lп, b - длина и
ширина соединительной полосы, м; t - заглубление
соединительной полосы; Yп
- коэффициент сезонности для полосы (по табл. 2 - для полосовых заземлителей); hп -
коэффициент использования полосы (табл. 4). Формула
для приближенного расчета: (10) Длину
полосы можно определить по предварительному количеству вертикалъных
заземлителей. Если принять что они
размещены в ряд, то длина полосы составит: Lп =
K(n0 - 1), (11) где К - расстояние между соседними вертикальными заземлителями, м,
Rв =
Rп*Rн(Rп
- Rн) (12).
n = Ro/Rв*hс, (13) где
hс - коэффициент использования вертикальных заземлителей. Так
как токи, растекающиеся с параллельно соединенных
одиночных заземлителей, оказывают взаимное влияние,
возрастает общее сопротивление заземляющего контура, которое тем больше, чем
ближе расположены вертикальные заземлители друг к
другу. Это явление учитывается коэффициентом использования вертикальных заземлителей, величина которого зависит от типа и количества одиночных заземлителей,
их геометрических размеров и взаимного расположения в грунте. Таблица 4 - Коэффициенты использования вертикальных
заземлителей hс
Примечание.
Значения коэффициентов даны с учетом того, что отношение длины заземлителей к расстоянию между ними равно двум.
Rсп
= R0/hс.* (14)
Rв =
Rп*Rн/Rп
- Rн. (15)
n = Rсп/Rв.
(16) Вычисленное
количество заземлителей округляем до ближайшего
большего целого числа. По данным расчета
составляем эскиз контура заземления (план размещения заземлителей
в грунте - вид сверху, с нанесением размеров) и эскиз одиночного вертикального заземлителя (рис. 2). Описание: В разделе сайта описаны теоретические аспекты, связанные с расчетом защитного заземления с учетом формул. Ключевые слова: Защитное заземление, заземляющее устройство в грунте, установка одиночного заземлителя, конструкция заземляющего устройства, формула сопротивления одиночного вертикального заземлителя, таблица эквивалентного удельного сопротивления грунтов, таблица расчетных климатических коэффициентов сезонности сопротивления грунтов, нормируемые значения величины сопротивления растеканию тока
Отзывы, вопросы и ответы
|