Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Расчет защитного заземления






Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением, с землей при помощи заземляющего устройства. Схема защитного заземления представлена на рис.2.

Iз
Rз
Rч

Рис. 2.Схема защитного заземления

 

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага.

Снижение напряжения прикосновения обеспечивается:

- уменьшением сопротивления заземляющего устройства;

- путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземляемого оборудования;

Снижение шагового напряжения обеспечивается за счет равномерного распределения электродов заземлителя на площадке обслуживания.

Область применения защитного заземления:

1.Электрические сети напряжением 1000 В

1.1 переменного тока трехфазные трехпроводные с изолированной нейтральной точкой источника тока;

1.2 переменного тока однофазные двухпроводные с изолированным выводом источника тока;

1.3 постоянного тока с изолированной средней точкой источника тока.

2.Электрические сети напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной и средней точек источника тока.

Целью расчета является определение числа одиночных вертикальных электродов, длины горизонтальной соединительной полосы проектируемого заземлителя, обеспечивающих суммарное сопротивление заземлителя, отвечающего требова­ниям ПУЭ: Rз гр < Rз доп. Исходные данные представлены в табл.28

 

Порядок расчета.

1. Исходя из местонахождения предприятия принять вид грунта и по табл.29 его удельное сопротивление ρ изм. не менее среднего значения предела колебаний.

2. На основании исходных данных (табл. 28) в соответствии с требованиями ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 определить допустимое сопротивление растеканию тока Rз доп (табл. 30, 31).

3. Определить расчетное удельное сопротивление грунта ρ в расч (наибольшее значение его в течение года с учетом изменения влажности) по формуле.

Ом∙ м, (28)

где Kсв - коэффициент сезонности, учитывающий изменение сопротивления грунта с изменением его влажности для вертикальных электродов (табл.32). Признаки климатических зон приведены в табл.33.

4. В соответствии с вариантом задания определить расчетное сопротивление одиночного электрода заданного профиля Rэ. Расчетные формулы приведены в табл.34. В приведенных формулах: ρ в.расч - расчетное удельное сопротивление грунта Ом·м; l, d - длина и диаметр электрода, м (см. графы 5, 6 в табл. 28); t – глубина заложения заземлителя, м; b – ширина полки уголка или горизонтальной полосы, м.

(29)

где – расстояние от поверхности земли до электрода, м ( = 0, 5-0, 8 м);

l – длина электрода, м.

5. Методом последовательных приближений определить число верти­кальных электродов по формуле:

(30)

где η в – коэффициент использования вертикальных электродов (табл. 35).

Так как значение η в, зависит от числа одиночных электродов, которое неизвестно, расчет ведется в нижеприведенной последовательности:

- принять η в = 1 и рассчитать nв без учета явления экранирования по формуле 30;

- выбрать схему размещения электродов (в ряд или по контуру при n > 3);

- для найденного nв по табл. 35 с учетом схемы размещения электродов и расстояния α между ними (табл. 28) определить соответствующее значение η в и т.д. до получения разницы между последними числами электродов меньше 1. Округлить полученное значение до ближайшего большего целого числа и определить по табл. 35 окончательное значение η в.

Например: Rэ = 44, 6 Ом, Rз доп = 4 Ом,

Для nв = 11 и α / l = 4.5/3 = 1.5 по табл. 33 методом интерполяции определяем η в = 0, 6.

Уточняем число электродов:

nв = 19 соответствует η в = 0, 56. Подставив η в = 0, 56 в формулу (30), получим

Округлив, имеем окончательное значение nв = 20 электродам и соответствующий ему коэффициент использования η в = 0, 55, который необходим для расчета суммарного сопротивления заземлителя из вертикальных электродов Rсв (формула 36) и общего сопротивления группового заземлителя Rзгр (формула 38).

6. Определить длину горизонтальной соединительной полосы l г. Для электродов, расположенных по контуру по формуле:

м, (31)

Для электродов, расположенных в ряд по формуле;

м, (32)

где α - расстояние между электродами, м; – число вертикальных электродов.

7. Определить расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальной соединительной полосы по формуле:

Ом·м, (33)

где – коэффициент сезонности для однородной земли при использовании горизонтальных заземлителей (табл. 32).

8. Вычислить сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы без учета коэффициента использования по формуле.

Ом, (34)

где b1 – ширина полосы, м (0, 04м); – глубина заложения полосы, м.

м. (35)

9. Определить коэффициент использования горизонтальной полосы (табл. 36), так как при групповом заземлителе наряду с взаимоэкранированием вертикальных электродов возникает экранирование между горизонтальной соединительной полосой и вертикальными электродами.

 

 

10. Рассчитать суммарное сопротивление заземлителя из вертикальных электродов и общее сопротивление полосы , Ом.

(36)

(37)

11. Определить общее сопротивление группового заземлителя Rз гр, Ом;

(38)

Если число вертикальных электродов и длина соединительной полосы определены правильно (и нет ошибки в выборе коэффициентов), сопротивление группового заземлителя должно быть меньше допустимого по ПУЭ Rз гр ≤ Rз доп. При Rз гр > Rз доп расчет повторяют, увеличив число электродов. Нежелательны также большие отклонения Rз гр от Rз доп в сторону меньших значений, так как в этом случае будет завышено число электродов, что неэкономично, связано с перерасходом материалов и увеличением объема работ по устройству заземления.

 

Таблица 28

 

Варианты заданий

  № вар иан та     Размеры стержневого электрода для расчета удельного сопроти- вления грунта, м     Заземляемое оборудование   Напр яжен ие, В       Характеристика заземлителя       Место и состояние грунта    
   
  l                 Тип элект- рода     Размеры электрода, м   Расстояние между электродами, a, м       t0, м    
d            
       
       
        l   d  
                     
  1, 5   0, 01   1 опора ЛЭП   > 1000   труба     0, 05     0, 5   Омск, после  
                                        сильного дождя  
  1, 8   0, 009   2 опора ЛЭП   > 1000   стерже     0, 03   5   0, 6   Хабаровск, сухо  
                    нь                      
  2, 0   0, 008.   э/установка     труба     0, 06   9   0, 5   Курск, после  
            Р=120 кВ-А                           небольшого дождя  
  2, 5   0, 007   1 опора ЛЭП   > 1000   уголок     0, 05     0, 7   Благовещенск, после  
                                        сильных дождей  
  2, 8   0, 007   2 опора ЛЭП   > 1000   стерже   2, 5   0, 04   2, 5   0, 8   Одесса, сухо  
                    нь                      
  3, 0   0, 008   э/установка     уголок     0, 06     0, 6   Рига, после сильных  
            Р=90 кВ-А                           дождей  
  1, 5   0, 09   э/установка     труба     0, 05     0, 7   Ленинград, после  
            Р=150кВ-А                           сильных дождей  
  2, 0   0, 01   1 опора ЛЭП   > 1000   труба     0, 06     0, 6   Киев, сухо  
  2, 5   0, 006   2 опора ЛЭП   > 1000   уголок   3, 5   0, 05   10, 5   0, 8   Оха после  
Окончание таблицы 28
                                        небольшого дождя  
  2, 8   0, 009   э/установка     стерже   2, 5   0, 05     0, 6   Минск, после  
            Р=200 кВ-А       нь                   небольших дождей  
  1, 5   0, 01   1 опора ЛЭП   > 1000   труба     0, 05   6   0, 6   Амурск, кол-во  
                                        осадков выше нормы  
  1, 75   0, 011   2 опора ЛЭП   > 1000   стерже     0, 03     0, 7   Новгород, после  
                    нь                   небольшого дождя  
  2, 0   0, 012   э/установка   < 1000   уголок   2, 5   0, 06     0, 8   Брянск, сухо  
            Р=90 кВ-А                              
  2, 25   0, 01   1 опора ЛЭП   < 1000   труба   3, 5   0, 06     0, 5   Свердловск, кол-во  
                                        осадков ниже нормы  
  2, 5   0, 009   2 опора ЛЭП   < 1000   стерже     0, 04     0, 6   Иркутск, кол-во  
                    нь                   осадков соотв. норме  
  2, 75   0, 013   э/установка     уголок     0, 05     0, 7   Владивосток, после  
            Р=110кВ-А~                           сильных дождей  
  3, 0   0, 015   1 опора ЛЭП   > 1000   труба   2, 5   0, 055     0, 8   Сочи, кол-во осадков  
                                        выше нормы  
  1, 5   0, 008   2 опора ЛЭП   > 1000   стерже     0, 03     0, 15   Анадырь, сухо  
                    нь                      
  2, 0   0, 009   э/установка     уголок   3, 5   0, 06     0, 6   Севастополь, после  
            Р=130кВ-А                           сильных дождей  
  2, 5   0, 01   1 опора ЛЭП   > 1000   труба     0, 05     0, 7   Новосибирск, кол-во  
                                        осадков соотв. норме  
  2, 75   0, 011   2 опора ЛЭП   > 1000   стерже     о; о4     0, 8   Кишинев, небольшие  
                    нь                   ДОЖДИ  
  2, 8   0, 012   э/установка   < 1000   уголок     0, 05     0, 9   Мурманск, кол-во  
            передвижная                         осадков соотв. норме  
  3, 0   0, 015   э/установка с   > 1000   труба   2, 5   0, 06   7, 5   0, 5   Южно-Сахалинск,  
            эффективно                           после сильных  
            заземленной                           дождей  
            нейтралью                              
  1, 5   0, 01   э/установка с   > 1000   стерже     0, 03     0, 6   Красноярск, кол-во  
            изолированно       нь                   осадков ниже нормы  
            и нейтралью                              
  1, 75   0, 012   1 опора ЛЭП   > 1000   уголок   3, 0   0, 05     0, 7   Чита, сухо  

 

 


 

 

Таблица 29

 

Приближенные значения удельных сопротивлений грунта

 

Вид грунта Удельное сопротивление, Ом·м
пределы колебаний при влажности 10-12% к массе грунта
Песок Супесь Суглинок Глина Чернозем Каменистый грунт 400 - 700 150-400 40-150 8-70 9-53 500-800

 

Таблица 30

Наибольшие допустимые сопротивления защитных заземляющих устройств в электроустановках (по ПУЭ)

 

Характеристика установок   Наибольшее допусти­мое сопротивление за­земляющего устройст­ва, Ом
Электроустановки напряжением выше 1000 В      
1. Защитные заземляющие устройства электроустано-   0, 5  
вок сети с эффективно заземленной нейтралью (вклю-      
чая сопротивление естественных заземлителей)      
2. Защитные заземляющие устройства электроустано-      
вок сети с изолированной нейтралью:      
а) если заземляющее устройство одновременно ис-   125/I3 (Iз - расчетный
пользуется для электроустановок до 1000 В   ток замыкания на зем-  
    лю, А), при этом  
    должно выполняться  
    требование п.3 табл.5  
     
б) если заземляющее устройство используется только   250/Iз, но не более 10  
для электроустановки напряжением выше 1000 В      
Электроустановки напряжением до 1000 В      
3. Защитные заземляющие устройства электроустано-      
вок сети с изолированной нейтралью при мощности      
генератора или трансформатора:      
не более 100 кВ -А    
более 100 кВ-А    
Передвижные электроустановки      
Защитные заземляющие устройства передвижных    
электроустановок      

 

Таблица 31

Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств опор линий электропередачи (по ПУЭ)

Характеристика заземляющих устройств   Наибольшее допустимое сопротивление заземля­ющего устройства, Ом    
Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 000 В    
1. Заземляющие устройства опор с устройствами грозозащиты, железобетонных и металлических опор ВЛ 3-35 кВ в зависимости от удельного эквивалентного сопротивления земли р, Ом-м до 100  
   
более 100 до 500      
более 500 до 1000      
более 1000 до 5000      
более 5000   6·10-6 р    
2. Заземляющие устройства железобетонных и металлических опор ВЛ 3-20 кВ в ненаселенной местности в грунтах с удельным сопротивлением р, Ом-м до 100        
     
     
   
более 100   0.3 р  
Воздушные линии электропередачи напряжением до 1000В        
     
3. Заземляющие устройства крюков и штырей фазных проводов в сетях с изолированной нейтралью, устанавливаемых на железобетонных опорах и арматурах этих опор    

 

 

Таблица 32

Значения коэффициентов сезонности Кс для однородной земли

Климатическая зона Коэффициент сезонности для однородной земли при влажности
повышенной нормальной малой
    Вертикальный электрод длиной 3м  
  1, 9   1, 7   1, 5  
  1, 7   1, 5   1, 3  
  1, 5   1, 3   1, 2  
  1, 3   1, 1   1, 0  
    Вертикальный электрод длиной 5м  
  1, 5   1, 4   1, 3  
  1, 4   1, 3   1, 2  
  1, 3   1, 2   1, 1  
  1, 2   1, 1   1, 0  
    Горизонтальный электрод длиной 10м  
  9, 3   5, 5   4, 1  
  5, 9   3, 5   2, 6  
  4, 2   2, 5   2, 0  
      Окончание таблицы 32
  2, 5   1, 5   1, 1  
    Горизонтальный электрод длиной 50м  
  7, 2   4, 5   3, 6  
  4, 8   3, 0   2, 4  
  3, 2   2, 0   1, 6  
  2, 2   1, 4   1, 12  
       
         

Примечание. Земля считается повышенной влажности если измерению ее сопротивления предшествовало выпадение большого количества (свыше нормы) осадков; нормальной (средней) влажности если измерению предшествовало выпадение небольшого количества (близкого к норме осадков); малой влажности если земля сухая, количество осадков в предшествующий период ниже нормы.

 

Таблица 33

Признаки климатических зон для определения коэффициента сезонности

 

Характеристика климатической зоны Климатические зоны  
       
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С -20 – -15 -14 – -10 -10 – 0 0 – +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С +16 – +18 + 18 – +22 +22 – +24 +24 – +26
Среднегодовое количество осадков, см       30 – 50
Продолжительность замерзания вод, дни 190 – 170      

Примечание. Характеристики климатических зон выбираются по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика.

Примерное распределение республик и областей по климатическим зонам:

1зона: Омская, Новосибирская, Читинская, Иркутская области, Хабаровский и Красноярский края, Амурская и Сахалинская области и др.;

2 зона: Ленинградская, Вологодская области, Центральные районы РФ до Волгоградской области на юге и др.;

3 зона: Латвия, Эстония, Литва, Белоруссия, Украина (кроме южных областей), Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская, Ростовская области и др.;

4 зона: Молдавия, Одесская, Херсонская, Крымская, Астраханская области, Краснодарский и Ставропольский края, Азербайджан, Грузия, Армения, Узбекистан, Таджикистан, Киргизия, и Туркмения (кроме горных районов).

 

Таблица 34

Формулы для вычисления сопротивления одиночных электродов растеканию

 

Тип электрода Схема забивки Формула Условия применения
1.Труба или стержень у поверхности земли
2. Труба или стержень, забитый на глубину
3. Уголковый стержень у поверхности земли
4. Уголковый стержень, забитый на глубину
5. Протяжённый на поверхности земли (полоса, стержень) или на глубине

 

Таблица 35

 

Коэффициенты использования ɳ в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи

 

Число электро­дов   Отношение расстояний между электродами к их длине  
1 | 2 | 3   1 | 2 | 3  
Электроды размещены в ряд   Электроды размещены по контуру  
  0, 85 0, 91 0, 94 0, 73 0, 83 0, 89 0, 65 0, 77 0, 85 0, 59 0, 74 0, 81 0, 48 0, 67 0, 76 - - - - - - - - -     - - - 0, 69 0, 78 0, 85 0, 61 0, 73 0, 80 0, 56 0, 68 0, 76 0, 47 0, 63 0, 72 0, 41 0, 58 0, 66 0, 39 0, 55 0, 64 0, 36 0, 52 0, 62  

 

 

Таблица36

 
 


Коэффициенты использования горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки) группового заземлителя

 

Отношение рас­стояния между вертикальными электродами к их длине   Число вертикальных электродов  
               
      Вертикальные электроды размещены в ряд 0, 85 0, 77 0, 72 0, 62 0, 42 0, 94 0, 80 0, 84 0, 75 0, 56 0, 96 0, 92 0, 88 0, 82 0, 69 Вертикальные электроды размещены по контуру - 0, 45 0, 40 0, 34 0, 27 0, 22 0, 20 - 0, 55 0, 48 0, 40 0, 32 0, 29 0, 27 - 0, 70 0, 64 0, 56 0, 45 0, 39 0, 36     0, 19 0, 23 0, 33

 


ПРИЛОЖЕНИЯ






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.