Расчет заземлительного устройства с использованием естественного заземлителя
Исходные данные
1. Наименование защищаемого объекта - оборудование механического цеха.
2. Защищаемый объект - стационарный.
3. Напряжение сети до 1000 В, Uc = 380 В.
4. Исполнение сети - с глухозаземленной нейтралью.
5. Естественное заземление - свайное основание здания.
6. Измеренное сопротивление растеканию тока в естественном заземлителе Rе.з = 14 Ом.
7. Тип дополнительного искусственного заземления - вертикальный из труб.
8. Размеры заземлителей: длина lв = 3 м; диаметр d = 0,04 м.
9. Расположение стержней принимаем в один ряд.
10. Ширина соединительной полосы bп » 0,04 м.
11. Грунт - суглинок.
12. Характеристика грунта: состав - однородный; влажность -нормальная; агрессивность - нормальная.
13. Климатическая зона - II.
Указания к расчету заземлительного устройства
1. Рисуем схему естественного заземлительного устройства с указанием условных обозначений по аналогии с ([1], рис. 7.1).
2. Определяем характеристику окружающей среды в помещений механического металлообрабатывающего цеха:
а) по пожарной опасности по ПУЭ ([1], с. 9-11) оно относится к непожароопасным;
б) по взрывоопасности по ПУЭ ([1J, с. 3-11) - к невзрывоопасным;
в) по степени опасности поражения электрическим током ([1],табл. 7.11,7.12) - без повышенной опасности и особой опасности.
3. Определяем Rд - допустимое (нормированное) сопротивление растеканию тока в заземлительном устройстве (естественном и искусственном) согласно ПУЭ. По [1] (табл. 7.1). Кд = 4 Ом.
4. Определяем Rрасч.из - расчетное сопротивление растеканию тока в искусственном заземлении при известном Re.3 = 14 Ом:
Rрасчиз = Rд*Re.3/(Re.3 - Rд) = 4*14/(14-4) = 5,60м.
5. Определяем ртабл - приближенное удельное сопротивление грунта, рекомендуемое для расчета. По [1] (табл. 7.2) принимаем ртабл = 100Ом*м,
6. Определяем значение Ксв - коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей по заданной климатической зоне Ш. По [1] (табл. 7.3,7.4). Принимаем Ксв = 1,3.
7. Определяем ррасч.в - расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей:
ррасч.в = ртабл*Ксв = 100*1,3 = 130 Ом*м.
8. Определяем t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя:
t = nв + lв/2 = 0,8+ 3/2=2,3 м.
9. Определяем Rb - сопротивление растеканию тока в одном вертикальном заземлителе:
.
10. Определяем nтв - теоретическое число вертикальных заземлителей без учета коэффициента использования nи.в (при nи.в = 1):
nтв = Rв/(Rpacч.из*nи.в) = 39/(5,6*1) = 7 шт.
11. Определяем nи.в при числе заземлителей nтв = 7 и при отношении Lв/lв =1. По [1] (табл. 7.6) принимаем nи.в = 0,65.
12. Определяем nпв - потребное число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента использования nи. в = 0,65:
nпв = Rв/(Rpacч.из*nи.в) = 39/(5,6*0,65) = 10,7.
Принимаем nпв =11 шт.
13. Определяем Rрасч.в - расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальных заземлителях при nпв = 11 без учета влияния соединительной полосы:
Rрасч.в = Rв/(nпв*nи.в) = 39/(91*0,65) = 5,4 Ом.
14. Определяем Lв - расстояние между заземлителями по отношению Lв/lв = 1, отсюда Lв = 3 м.
15. Определяем Lcп - длину соединительной полосы -горизонтального заземлителя:
Lcп= l,05*Lв*(nпв -1) = 1,05*3*(11-1) = 31,5 м.
16. Определяем значение Ксг - коэффициента сезонности для горизонтального заземлителя, соединяющего вертикальные заземлители и естественный, при длине Lcп = 31,5 и заданной климатической зоне II. По [1] (табл. 7.3) принимаем Ксг = 2.
17. Определяем ррасч.г - расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтального заземлителя:
ррасч.г = ртабл*Ксг = 100*2 = 200 Ом*м.
18. Определяем Rг - сопротивление растеканию тока в горизонтальном заземлителе (соединительной полосе):
Rг = 0,366*(ppacч.г/Lcп)*lg(2*Lcп2cп/(hз*bп)) = 13 Ом.
19. Определяем nит - коэффициент использования горизонтального заземлителя при отношении Lв/lв = 1 и nпв = 11. По [1] (табл. 7.7) принимаем nиг = 0,62.
20. Определяем Rрасч.г - расчетное сопротивление растеканию тока в горизонтальном заземлителе (соединительной полосе) при числе электродов nг = 1:
Rpacч.г = Rг/(nг*nиг) = 13/(1*0,62) = 20 Ом. 20.
Определяем Rрасч - расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальном и горизонтальном заземлителях:
Rpacч = Rpaeч.b*Rpacч.г/(Rpacч.b+Rpacч.г) = 5,4*20/(5,4+20) = 4,2 Ом.
21. Определяем Rобщ.еи - общее сопротивление растеканию тока в естеснвенном и искусственном заземлителях, Ом:
Rобш.еи = Re.з*Rpacч/(Re.з+Rpacч) = 14*4,2/(24+4,2)=3 23.
Полученное общее расчетное сопротивление растеканию тока в естественном и искусственном заземлителях удовлетворяет требованиям ПУЭ, ПТЭ и ПТБ. После устройства заземления проводят проверку сопротивления растеканию тока. Например, в результате получено Rизм= 3,5 Ом. Значения Rобщ.еи = 3,23 Ом и Rизм = 3,5 Ом заносят в паспорт заземлительного устройства.