ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ Расчёт защитного заземления 1 Выбирают

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Расчёт защитного заземления

1. Выбирают допустимое сопротивление заземления RЗ. Согласно правилам ПУЭ: – для установок с U < 1000 B: R 3 ≤ 4 Ом, если мощность устройств, питающих сеть, Р ≥ 100 к. В∙А; R 3 ≤ 10 Ом при Р < 100 к. В∙А; – для установок с U > 1000 B: R 3 ≤ 0, 5 Ом при J 3 > 500 A; R 3 = 250/J 3 ≤ 10 Ом – при J 3 ≤ 500 А; R 3 = 125/J 3 ≤ 10 Ом – при J 3 ≤ 500 А и одновременном использовании для установок напряжением до 1000 В.

Величина тока замыкания на землю (J 3) при отсутствии компенсации ёмкостных токов определяется: – для воздушных сетей J 3 = Uл·lв/350; – для кабельных сетей J 3 = Uл·lк/10; – для смешанных сетей J 3 = Uл(35 lк + lв)/350, где Uл – линейное напряжение, к. В; lв и lк – длина соответственно воздушных и кабельных линий, км.

2. Определяют удельное электрическое сопротивление ρ грунта на участке. При отсутствии экспериментальных данных, для приближённых расчётов, ρ определяют как ρ = ρт·ψ, где ρт – табличное удельное электрическое сопротивление грунта при влажности 10 – 20 %, приведено табл. ; ψ – коэффициент сезонности, берётся из табл. в зависимости от климатической зоны (г. Омск находится в I зоне).

Удельные электрические сопротивления различных грунтов Грунт ρт, Ом м Песок 700 Глина 40 Супесок 300 Суглинок 100 Чернозём 20 Торф 20

3. При наличии в данном местественных заземлителей определяют их сопротивление растеканию тока Rе. Так, например, для горизонтально проложенного в земле металлического трубопровода l, d – длина и наружный диаметр трубопровода, м; h – глубина залегания в грунте, м.

Климатические зоны России и их характеристика Характеристика климатической зоны и тип электрода Климатические зоны России I II IV Признаки климатических зон Средняя многолетняя температура (январь), о. С низшая от – 20 до – 15 от – 14 до – 10 от – 10 до 0 от 0 до +5 Средняя многолетняя температура (июль), о. С высшая от +16 до +18 от +18 до +22 от +22 до +24 от +24 до +26 40 50 50 30 – 50 170 – 190 150 100 0 Количество осадков, см/год Замерзание вод, дней Коэффициенты сезонности ψ Вертикальные заземлители длиной 2– 3 м 1, 8 – 2 1, 5 – 1, 8 1, 4 – 1, 6 1, 2 – 1, 4 Горизонтальные заземлители 4, 5 – 7 3, 0 – 4, 8 2 – 3, 2 1, 5 – 2, 2

Сопротивление железобетонной горизонтально лежащей плиты размерами , м:

а вертикально забитой железобетонной сваи сечением и длиной l .

Если , то устройство искусственных заземлителей не требуется, и расчет на этом прекращается.

4. Определяют требуемое сопротивление искусственных заземлителей (Rи): . , при

При отсутствии заземлителей : . естественных

5. Выбирают тип заземлителя и определяют его сопротивление по приведённым ниже выражениям: – для труб (стержней) диаметром d (м) и длиной l (м), вертикально забитых в грунт на уровне с ним:

– для тех же труб, забитых на глубину h от поверхности земли: .

Данные зависимости справедливы и для уголка, при этом в расчёт принимают , где b – ширина полки уголка.

6. Определяют необходимое количество заземлителей (n). Для этого рассчитывают произведение – коэффициент, учитывающий взаимное экранирование вертикальных заземлителей.

По этому произведению, в зависимости от конструкции заземлителя и отношения a/l, где a – расстояние между заземлителями, по табл. определяется коэффициент экранирования и затем количество заземлителей n. Отношение a/l обычно принимается равным 2 – 3.

Определение произведения n·ηв a/l При размещении в ряд При размещении по контуру ηв n·ηв n ηв 2 0, 91 3, 12 4 0, 78 2, 61 3 0, 87 4, 38 6 0, 73 3, 32 4 0, 83 6, 80 10 0, 68 4, 62 6 0, 77 12, 60 20 0, 63 7, 40 10 0, 74 23, 20 40 0, 58 10, 50 15 0, 70 33, 00 60 0, 55 13, 40 20 0, 67 52, 00 100 0, 52 1, 88 2 0, 94 3, 4 4 0, 85 2, 73 3 0, 91 4, 8 6 0, 80 3, 56 3 n 1, 82 2 n·ηв 4 0, 89 7, 6 10 0, 76 5, 10 6 0, 85 14, 2 20 0, 71 8, 10 10 0, 81 26, 4 40 0, 66 11, 70 15 0, 79 38, 4 60 0, 64

7. Определяем заземление заземляющего проводника. Заземляющий проводник выполняется обычно из стальной полосы, сечение которой (S) не менее 48 10 -6 м 2, а ширина (b) не менее 4 10 -3 м.

Для полосы, проложенной на поверхности грунта: ;

для полосы, заложенный в грунт на глубину h: .

Здесь для заземления, расположенного в ряд; . для контурного заземления;

8. Определяем общее сопротивление всей искусственной системы заземления: коэффициент экранирования заземлителей с заземляющим проводником, определяется по табл.

Определение коэффициента ηГ Расположе ние a/l заземлите лей 2 В ряд 3 2 По контуру 3 Количество вертикальных электродов, n 2 4 6 8 10 20 30 40 50 60 70 0, 94 0, 89 0, 84 0, 79 0, 75 0, 56 0, 46 – – 0, 96 0, 92 0, 83 0, 85 0, 82 0, 68 0, 58 – – – 0, 55 0, 48 0, 43 0, 40 0, 32 0, 30 0, 29 0, 28 0, 27 0, 26 – 0, 70 0, 64 0, 60 0, 56 0, 45 0, 41 0, 39 0, 37 0, 36 0, 35

С целью экономии металла, учитывая сопротивление заземляющего проводника, расчёт, начиная с п. 6 можно повторить, уменьшая количество вертикальных заземлителей.

Пример. Рассчитать защитное заземление в заводском корпусе, где расположен понижающий трансформатор 6/0, 4 к. В с заземлённой нейтралью на стороне 0, 4 к. В. В качестве естественного заземлителя использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю, её сопротивление растеканию тока Re 15 Ом. Протяжённость линии 6 к. В – кабельных l. К = 70 км, воздушных l. В = 65 км. Грунт – глина.

Расчет зануления

Отключающая способность зануления определяется выражением , где Iном – номинальный ток элемента защитной аппаратуры, в табл. ; К – коэффициент надежности, принимается К = 3 – при защите плавкими вставками, К = 1, 4 – при защите автоматами до 100 А, К = 1, 25 – для прочих автоматов; Iкз – ток короткого замыкания

Предохранители с наполнителем, с закрытым неразборным патроном серии НПН и разборные серии ПН – 2 Тип Iном, А предохранителя НПН – 15 НПН – 60 ПН – 2 – 100 ПН – 250 ПН – 2 – 400 ПН – 2 – 600 ПН – 2 – 1000 плавкой вставки 15 60 100 250 400 600 1000 6, 10, 15 15, 20, 25, 35, 45, 60 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 200, 250, 300, 350, 400 300, 400, 500, 600 -

Автоматы установочные трехполюсные серии А – 3100 Тип А – 3163 А – 3114 / 1 А – 3124 А – 3134 А - 3144 Iном, А автомата 50 100 200 600 расцепителя 15, 20, 25, 30, 40, 50 15, 20, 25, 40, 50, 60, 70, 85, 100 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100 120, 140, 170, 200 250, 300, 400, 500, 600

Приближенные полные сопротивления Zт, Ом, масляных трансформаторов с номинальным напряжением обмоток высшего напряжения U = 6 – 10 к. В Мощность, к. ВА Zт 25 40 63 100 160 3, 11 1, 949 1, 237 0, 799 0, 487 250 400 630 1000 1600 0, 312 0, 195 0, 129 0, 081 0, 054

Для меди = 0, 018510 -6 Ом·м 2/м, для алюминия = 0, 029510 -6 Ом·м 2/м.

Пример. Подобрать аппаратуру защиты для воздушной четырехпроводной сети напряжением 380/220 В, длиной L = 1000 м, провода медные. Сечение фазного провода Sф = 5010 -6 м 2, нулевого Sн = 2510 -6 м 2. Мощность питающего трансформатора W = 100 к. ВА.