МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

 

Учебно-методическое пособие для студентов заочной форы обучения

 

Составитель

Торохова Елена Анатольевна

 

Редактор М.Н. Перевощикова

Технический редактор М.Ю. Соловьева

 

 

Подписано в печать _______2009 г.

Формат 60 х 84 1/ 16.

Усл. печ. л. ___. Уч. – изд. л. ____. Тираж 600 экз. Заказ № ____

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

«РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК»

Методические указания к практической работе

Подготовил доцент Чурин С.М.

Ижевск 2009

Практическая работа № 23

РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Цель работы: Освоить методику расчёта и подбора заземлителей электроустановок.

 

I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

1.1 Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

1.2 Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

1.3 Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

1.4 Защитное заземление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

1.5 Защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

1.6 Защиту при косвенном прикосновении следует выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может потребоваться при более низких напряжениях, например, 25 В переменного и 60 В постоянного тока или 12 В переменного и 30 В постоянного тока при наличии требований соответствующих глав ПУЭ.

1.7 В качестве искусственных заземлителей применяется сталь. Наименьшие допустимые размеры заземлителей (электродов) указаны в таблице I.

 

Таблица 1- Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм2	Толщина стенки, мм
Сталь черная	Круглый: для вертикальных заземлителей; для горизонтальных заземлителей; Прямоугольный Угловой Трубный	- -	-     - -	-     - 3,5
Сталь оцинкованная	Круглый: для вертикальных заземлителей; для горизонтальных заземлителей Прямоугольный Трубный	-	-     - -	-     -
Медь	Круглый Прямоугольный Трубный Канат многопроволочный	-   1,8*	- -	-   -

*Диаметр каждой проволоки

 

При сооружении заземляющего устройства с искусственными заземлителями стержни из стали (см. таблицу 1) длиной ℓ=2,5…3 м забивают вертикально или зарывают до незамерзающего слоя в землю на расстоянии а друг от друга, так чтобы верхний конец стержня /электрода/ находился на глубине h равной 0,5…0,7 м от поверхности земли, и соединяют между собой стальной полосой сечением не менее 100 мм² или круглым проводником диаметром не менее 10 мм – заглубленный заземлитель. При устройстве незаглубленного заземлителя (применяется для передвижных электроустановок) верхний конец стержня находится на поверхности земли. Количество стержней в заземляющем устройстве определяется расчётом. Расстояние а между стержнями при устройстве заглублённого заземлителя (рисунок 1) рекомендуется принимать равным (1…3)ℓ. При сооружении незаглублённого заземлителя (рисунок 2) рекомендуется принимать а=3ℓ.

Сопротивление растеканию тока с заземлителей зависит от их формы, размеров и в значительной степени – от удельного сопротивления грунта.

Рисунок 1 – Схема заглубленного заземляющего устройства

 

Рисунок 2 – Схема незаглубленного заземляющего устройства

 

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

1 По таблице 2 в соответствии с номером студенческого билета выбрать необходимые параметры для расчета заземлителей.

Параметры определяются по номеру студенческого билета, индексам параметров и индексам вариантов. Для этого необходимо написать номер студенческого билета, например 05205, под его последними цифрами написать буквы

аб

затем по буквенным индексам параметров определить индекс вариантов.

2 Используя выбранные параметры для расчётов, в соответствии с ПТЭЭ П(4) –таблица 3,определим допустимое сопротивление растеканию тока с заземляющего устройства R_з.

3 Определим удельное расчётное сопротивление грунта для стержней с учётом климатической зоны

ρ_р=ρ_т*к_с,

Где ρ_т-заданное значение удельного сопротивления грунта, Ом*м;

к_с- климатический коэффициент (таблица 4).

 

Таблица 2 – Параметры для расчета заземлителей

Индекс параметра	Наименование данных	Индексы вариантов
а	Напряжение сети, В	380/220	660/380	380/220		380/220	660/380	380/220	380/220
б	Тип заземлителя	загл.	не загл.	загл.	загл.	не загл.	не загл.	загл.	загл.	загл.	загл.
а	Размещение электродов.	в ряд	в ряд	в ряд	по контуру	в ряд	в ряд	по контуру	по контуру	в ряд	в ряд
б	Мощность электроустановки, кВА
б	Тип нейтрали	изол.	изол.	изол.	гл.зазе	гл.зазем	гл.зазем.	изол.	изол.	изол.	изол.
а	Удельное сопротивление грунта,ρт Ом*м
б	Климатическая зона

Таблица 3 – Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок

Характеристика объекта	Удельное сопротивление грунта, ρ, Ом·м	Сопротивление, Ом
Электроустановки сетей напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью: 660/380В 380/220В 220/127В 660/380В 380/220В 220/127В	до 100     более 100 более 100 более 100	15,0 30,0 60,0 15.0,01ρ 30.0,01ρ 60.0,01ρ
Электроустановки сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью при мощности источника питания более 100 кВА до 100 кВА	до 500 более 500	не более 4 не более 10

 

Таблица 4- Значения климатического коэффициента К_с

Заземлитель	Кс в зависимости от климатической зоны
Протяженный заземлитель на глубине 0,5…0,7 м	для полосы
4,5-7,0	3,5-4,5	2-2,5	1,2-2,0
	для стержня
Стержневой заземлитель длиной 2,5-3 м при расстоянии от поверхности земли до заземлителя – 0,5…0,7м	1,8-2,0	1,6-1,8	1,4-1,8	1,2-1,4

 

4 Определим сопротивление растеканию тока с одиночного стержневого заземлителя:

а) незаглубленного

R_с = 0,366 , Ом

Где ℓ – длина стержней, м;

d – диаметр стержней, м;

t- расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

 

б) заглубленного

 

R_с = 0,366 , Ом

Где h- расстояние от поверхности земли до верхней части стержня, (0,5-0,7) м.

t= h+

Если для стержней используется угловая сталь, то в формулу вместо d вводится эквивалентный диаметр уголка.

 

d_у = 0,95 В

Где В- ширина полки угловой стали, м;

 

5 Определим потребное число стержней без учета коэффициента экранирования

n= , шт

6 Определим расстояние между а стержнями из отношения

С=

Для заземлителей незаглубленных рекомендуется принимать С=3, а для заглубленных это отношение рекомендуется принимать С=(1…3).

а= с×ℓ, м

 

7 Пользуясь данными таблицы 5, определим коэффициент экранирования стержней η_эс при числе их n и выбранном отношении С

8 Определим необходимое количество стержней с учетом коэффициента экранирования

n_э = , шт

 

 

Таблица 5- Коэффициент экранирования стержневых заземлителей (без учета влияния соединительной полосы).

Число стержней n, шт	Отношение расстояния а между стержнями к их длине ℓ	Коэф. экранирования, ηэс	Число стержней nэ, шт	Отношение расстояния между стержнями а к их длине ℓ	Коэф. экранирования ηэс
Заземлители, расположенные в ряд
		0,85 0,91 0,94 0,78 0,86 0,91 0,70 0,81 0,86			0,59 0,74 0,81 0,55 0,69 0,78 0,49 0,68 0,77

Заземлители, расположенные по четырехугольному контуру

0,69 0,78 0,85 0,52 0,73 0,80

0,41 0,58 0,67 0,39 0,55 0,65

 

9 Определим расчетное сопротивление растеканию тока при принятом числе стержней n_э

R_р.с = Ом

10 Определим длину соединительной полосы

 

ℓ_сп= 1,05 × а (n_э-1), м

 

11Определим расчетное удельное сопротивление для полосы

ρ_р.п.= ρ_т × к_с ,

 

Где К_С - климатический коэффициент для полосы (таблица 4).

 

 

12 Определим сопротивление растеканию тока с соединительной полосы

 

R_сп = 0,366 , Ом

Где В_п – ширина полосы, м:

h_в – расстояние от поверхности земли до середины полосы, м.

13 Определим коэффициенты экранирования η_эп для соединительной полосы при n_э и отношении С = (таблица 6,7).

14 Определим расчетное сопротивление растеканию тока с соединительной полосы с учетом коэффициента экранирования

 

R_{рс п} =

 

15 Определим общее расчетное сопротивление растеканию тока стержней и соединительной полосе

 

R_{общ.расч.} = , Ом

 

Общее сопротивление должно быть R_{общ расч}≤ R₃

 

16 Составим схему заземляющего устройства с указанием основных размеров и сопротивления растеканию тока.

Таблица 6- Коэффициент экранирования соединительных полос при расположении стержней в ряд

Отношение расстояния между стержнями а к их длине ℓ	Коэффициент экранирования ηэп при числе стержней в ряду nэ
	0,77 0,89 0,92	0,74 0,86 0,90	0,67 0,79 0,85	0,62 0,75 0,82	0,42 0,56 0,68	0,31 0,46 0,58	0,21 0,36 0,49	0,20 0,34 0,49

Таблица 7- Коэффициент экранирования соединительных полос при расположении стержней по четырехугольному контуру

Отношение расстояния между стержнями а к их длине ℓ	Коэффициент экранирования ηэп при числе стержней в четырехугольном контуре nэ
	0,45 0,55 0,70	0,40 0,46 0,64	0,36 0,43 0,60	0,34 0,40 0,56	0,27 0,32 0,45	0,24 0,30 0,41	0,21 0,28 0,37	0,20 0,26 0,35	0,19 0,24 0,33

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1 Правила устройства электроустановок.- М.:НЦ ЭНАС, 2002.-184с.

2 Шкрабак В.С., Луковников А.В., Тургиев А.К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. – М.: Колос, 2004.-512 с.

3Беляков Г.И.Безопасность жизнедеятельности на производстве (охрана труда): СПб.: «Лань», 2006.-512с.

4 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.- Новосибирск, 2008