Расчет защитного заземления

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т. п.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Расчет защитного заземления:

Сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять условию:

Rз=125/Iз;

Rз< 4 Ом.

где Iз – наибольший возможный ток замыкания на землю.

1) Определяется ток однофазного короткого замыкания на землю в сети 10 кВ:

Iз(к)=U*Lк/10, [кА]

где U – линейное напряжение сети;

Lк – общая длина элементов связанных между собой КЛ 10 кВ.

2) Определяется расчетное значение удельного сопротивления грунта:

Для горизонтальных электродов:

Pp=Kr*p, [Ом*м]

Для вертикальных электродов:

Pp=Kв*p, [Ом*м]

где – Kr, Kв – повышающие коэффициенты, учитывающие изменение сопротивления грунта;

p – среднее удельное сопротивление грунта.

3) Вычисляется сопротивление растеканию одного вертикального электрода:

Rв=(pp.в/2*П*Lв)*(ln 2*Lв/d+0, 5*ln 4t+Lв/4t-Lв), [Ом]

где Lв – длина электрода (Lв=2-3м);

d – диаметр электрода.

4) Определяется примерное число вертикальных заземлителей:

n=P/4, [шт]

5) Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, приваренной к верхним концам вертикальных электродов:

Rr=(pp/ɳ ur*2*П*lr)*ln (2*lr2/bt), [Ом]

где - ɳ ur=0, 33 – коэффициент использования соединительной полосы;

lr – длина соединительной полосы;

b – ширина полосы.

6) Уточненное сопротивление растеканию вертикальных электродов:

R= Rв*Rз/(Rв-Rз), [Ом]

7) Определяется число горизонтальных электродов заземляющего устройства:

n=Rв/ɳ uв*R, [шт]

где ɳ uв = 0, 41 – коэффициент использования вертикальных электродов.

Производим расчет защитного заземления:

1) Определяем ток однофазного короткого замыкания на землю в сети 10 кВ:

Iз(к)=10*0, 07/10=0, 07 кА

Сопротивление заземляющего устройства:

Rз=125/70=1, 78 Ом;

1, 78 < 4 Ом

2) Определяем расчетное значение удельного сопротивления грунта:

Pp.г=4*60=240 Ом*м

Pp.в=1, 6*60=96 Ом*м

3) Вычисляем сопротивление растеканию одного вертикального электрода:

Rв=96/(2*3, 14*3)*(ln2*3/0, 028+0, 5ln(4*2+3)/(4*2-3))=29, 27Ом

4) Определяется примерное число вертикальных заземлителей:

n=156/4=39 шт

5) Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, приваренной к верхним концам вертикальных электродов:

Rг=240/(0, 22*2*3, 14*400)*(ln2*4002/(0, 03*2)=6, 73Ом

6) Уточненное сопротивление растеканию вертикальных электродов:

R=29, 27*4/29, 27-4=4, 6 Ом

7) Определяется число горизонтальных электродов заземляющего устройства:

n=29, 27/0, 41*9, 8=7 шт