Пошаговый расчет контура заземления

Нижеприведенные расчеты выполняются на основании информации, предоставленной в следующей технической литературе:

[1] "Основы техники безопасности в электроустановках", П.А. Долин
Скачать | 6,24 Мб
[2] "Правила устройства электроустановок (ПУЭ)", Седьмое издание
Скачать | 10 Мб



Для просмотра документов в формате *.djvu воспользуйтесь программой:

WinDjView, version 2.1 - просмотр файлов формата *.djvu
Скачать | 2,8 Мб


Онлайн расчет контура заземления

Климатическая зона
Нажмите для определения климатической зоны
Параметры грунта
Сопротивление грунта, Ом∙м
Нажмите для определения сопротивления грунта
Влажность грунта при измерении сопротивления
Вертикальный заземлитель
Длина
Диаметр
Количество
Горизонтальный заземлитель
Длина полосы
Ширина полосы
Глубина залегания в земле
Исполнение
Размещение электродов
Отношение расстояний между вертикальными
электродами к их длине
Результаты

Пошаговая инструкция по проектированию заземления

Шаг 1. Определение значения требуемого нормируемого сопротивления группового заземлителя. Для этого обратимся к ПУЭ, Глава 1.7 "Заземление и защитные меры электробезопасности" [2]. Если заземляющее устройство является общим для установок на различное напряжение, то за расчетное сопротивление заземляющего устройства принимают наименьшее из допустимых. Нас интересуют следующие пункты:

1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN или PE проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом • м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.


Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью

1.7.104. Сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей, в системе IT должно соответствовать условию:

R ≤ Uпр/I,

где R — сопротивление заземляющего устройства, Ом;

Uпр — напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В (см. также 1.7.53);

I — полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВ• А, в том числе суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.


Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью

1.7.96. В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть

R ≤ 250/I,

но не более 10 Ом, где I — расчетный ток замыкания на землю, А.

В качестве расчетного тока принимается:

1) в сетях без компенсации емкостных токов — ток замыкания на землю;

2) в сетях с компенсацией емкостных токов: для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, — ток, равный 125% номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов;

для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, — ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов.

Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для той из возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение.

Шаг 2. Удельное сопротивление грунта в месте строительства заземляющего устройства. В лучшем варианте у Вас в наличии могут быть результаты геологических изысканий, выполненные спец. организацией. В ином случае, обратитесь к карте грунтов местности, в соответствии с ней выберите значение по таблице 1 [1] с.148:

Таблица 1 - Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды:

Грунт, вода Удельное сопротивление, Ом∙м
возможные пределы
колебаний
при влажности 10-20%
массы грунта
Глина 8-70 40
Суглинок 40-150 100
Песок 400-700 700
Супесь 150-400 300
Торф 10-30 20
Чернозем 9-53 20
Садовая земля 30-60 40
Каменистый 500-800 -
Скалистый 104-107 -
Вода:
морская 0,2-1 -
речная 10-100 -
прудовая 40-50 -
грунтовая 20-70 -
в ручьях 10-60 -

Шаг 3. Местонахождение выполненяемых работ определяет климатическую зону, характерную для данной местности [1] с.151:

Таблица 2 - Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности ψ:

Характеристика климатической зоны Климатические зоны
I II III IV
Средняя многолетняя низшая
температура (январь), °С
От -20
до -15
От -14
до -10
От -10
до 0
От 0
до +5
Средняя многолетняя высшая
температура (июль), °С
От +16
до +18
От +18
до +22
От +22
до +24
От +24
до +26
Среднегодовое количество осадков, см ~40 ~50 ~50 ~30-50
Продолжительность замерзших вод, дни 190-170 ~150 ~100 0

Шаг 4. В зависимости от габаритов горизонтального и вертикального заземлителей находим коэффициент сезонности, который показывает на сколько промерзание грунта снижает эффективность заземления [1] с.151:

Таблица 3 - Коэффициенты сезонности ψ для однородной земли:

Климатическая
зона
Влажность земли во время
измерения ее сопротивления
повышенная нормальная малая
Вертикальный электрод длиной 3 м
I 1,9 1,7 1,5
II 1,7 1,5 1,3
III 1,5 1,3 1,2
IV 1,3 1,1 1,0
Вертикальный электрод длиной 5 м
I 1,5 1,4 1,3
II 1,4 1,3 1,2
III 1,3 1,2 1,1
IV 1,2 1,1 1,0
Горизонтальный электрод длиной 10 м
I 9,3 5,5 4,1
II 5,9 3,5 2,6
III 4,2 2,5 2,0
IV 2,5 1,5 1,1
Горизонтальный электрод длиной 50 м
I 7,2 4,5 3,6
II 4,8 3,0 2,4
III 3,2 2,0 1,6
IV 2,2 1,4 1,12

Шаг 5. Количество применяемых горизонтальных и вертикальных электродов создает понятие коэффициента использования этих устройств. Ведь электрод, удаленный от точки подключения заземления имеет ниже эффективность, чем первый. Таким образом, исходя из таблиц 4, 5, мы видим, что не рационально использование более 20 шт. заземлителей размещенных в ряд. А при размещении по контуру - невозможно применение 2-х штырей.

Таблица 4 - Коэффициенты использования ηв вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи:

Отношение расстояний между
вертикальными электродами к их длине
Число заземлителей, n
2 4 6 10 20 40 60 100
Электроды размещены в ряд
1 0,85 0,73 0,65 0,59 0,48 - - -
2 0,91 0,83 0,77 0,74 0,67 - - -
3 0,94 0,89 0,85 0,81 0,76 - - -
Электроды размещены по контуру
1 - 0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36
2 - 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52
3 - 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62

Таблица 5 - Коэффициенты использования ηг горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки и т.п.) группового заземлителя:

Отношение расстояний между
вертикальными электродами к их длине
Число вертикальных электродов
2 4 6 10 20 40 60 100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1 0,85 0,77 0,72 0,62 0,42 - - -
2 0,94 0,80 0,84 0,75 0,56 - - -
3 0,96 0,92 0,88 0,82 0,68 - - -
Вертикальные электроды размещены по контуру
1 - 0,45 0,40 0,34 0,27 0,22 0,20 0,19
2 - 0,55 0,48 0,40 0,32 0,29 0,27 0,23
3 - 0,70 0,64 0,56 0,45 0,39 0,36 0,33

Шаг 6. Расчет сопротивлений выполняется по формулам [1] с.90-91:

Таблица 6 - Формулы для вычисления сопротивлений одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте:

Тип заземлителя Схема Формула Условия применения
1. Шаровой в земле 2∙t>>D
2. Полушаровой у поверхности земли -
3. Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголковый у поверхности земли l>>d
Для уголка с шириной полки b
d=0,95∙b
4. То же в земле l>>d, t0>=0,5 м
Для уголка с шириной полки b
d=0,95∙b
5. Протяженный на поверхности земли (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.) l>>d
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
6. То же в земле l>>d, l>>4∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
7. Кольцевой на поверхности земли D>>d, l>>4∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
8. То же в земле D>>d, D>>2∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
9. Круглая пластина на поверхности земли D - диаметр пластины
10. То же в земле 2∙t0>>D
11. Пластинчатый в земле (пластина поставлена на ребро) 2∙t0>>a

В онлайн калькуляторе выбран самый распространенный тип прокладки заземлителей:

- вертикальный: 4. Стержневой круглого сечения в земле;

- горизонтальный: 5. Протяженная полоса в земле.

Обратите внимание, что t - глубина залегания, для горизонтального - глубина прокладки (0,5÷0,7 м), для вертикального - погружение в землю центральной точки (например, 3-х метровый штырь забивается в траншею глубиной 0,7 м, тогда t=(0,7+3)/2=1,85 м)

Шаг 7. Сопротивление группового заземлителя рассчитывается по формуле [1] с.108:

где Rв, Rг - сопротивления растеканию вертикального и горизонтального электродов;
n - число вертикальных электродов;
ηв, ηг - коэффициенты использования.

В статье рассмотрен вариант заземлителя в однослойном грунте. Если необходим расчет зазмелителя в многослойной земле - читаем [1] c.130, 152.

Комментарии  

 
# AlaimPS 10.12.2015 07:38
Ошибка в формуле Таблицы 6, п.4 Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголковый в земле. Вместо 4, в числителе натурального логарифма, будет 2. Внимание п.4, а не 3!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 

Добавить комментарий

Общайтесь культурно

Ваше имя:

Рейтинг@Mail.ru

Яндекс.Метрика