ОТЧЕТ
Практическая работа №
Расчет контура защитного заземления
Студент _____ ______________
Группа ___________
Проверил _______ О.А. Алексеева
Практическая работа №
Расчет контура защитного заземления
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.
В зависимости от места расположения заземляющих устройств (ЗУ) относительно заземляющего оборудования различают выносное и контурное ЗУ.
При выносном заземляющем устройстве (ЗУ) заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.
При контурном ЗУ электроды заземлителя размещают по контуру
(периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование.
Естественные заземлители – это различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей.
Искусственные заземлители – закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений:
- стержни из угловой стали размером 50×50, 60×60, 70×70 мм с толщиной стенки не менее 4 мм, длиной 2,5 – 3 м;
- стальные трубы диаметром 50 – 60 мм, длиной 2,5 – 3 м с толщиной стенки не менее 3,5 мм;
- прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.
Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм2 или стальной провод диаметром не менее 6 мм.
Расчет ведем в следующем порядке:
1. По [1, табл. 63] выбираем удельное сопротивление грунта ρгр, Ом∙м и нормируемое сопротивление заземляющего устройства Rзн, Ом [1, табл. 62].
Согласно ПУЭ допустимое сопротивление ЗУ с учетом удельного сопротивления грунта, Ом:
(1)
где ρгр - удельное сопротивление грунта, Ом∙м;
Rзн - нормируемое сопротивление заземляющего устройства, Ом;
Обычно отношение расстояния между вертикальными стержнями а к их длине l принимают равными: а/ l = 1; 2; 3.
2. Расстояние от середины стержня до поверхности грунта, м [1, с. 150]:
(2)
где t0 - глубина заложения горизонтального заземлителя, м;
l – длина вертикального заземлителя, м;
3. Определяем значение коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей для климатической зоны kс [1, табл.64].
4. Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей, Ом∙м:
, (3)
kс - коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей для климатической зоны;
Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей, Ом [1, с. 145]:
, (4)
где d – диаметр заземлителя, м.
Если в качестве заземлителя указана труба или прутковая сталь, то подставляется их заданный диаметр, а если уголки, то диаметр будет равен
d = 0,95 ∙ b, где b – ширина полки уголка, м.
5. Количество вертикальных заземлителей, шт. [1, с.145]:
, (5)
где ηв – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними
[1, табл. 65, 66].Количество вертикальных заземлителей для определения ηв можно принять равным Rв/Rз.
6. Длина горизонтального заземлителя (полосы), м:
l г = 1,05 ∙nв∙а (6)
7. Определяем значение коэффициента сезонности для горизонтальных заземлителей для климатической зоны kс [1, табл.64].
8. Расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей, Ом∙м:
(7)
kс - коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей для климатической зоны;
9. Сопротивление растеканию горизонтальных заземлителей, Ом
[1, с. 145]:
(8)
10. Действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования, Ом:
(9)
где ηг – коэффициент использования горизонтального полосового электрода при размещении вертикальных электродов по контуру[1, табл. 68].
11. Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей с учетом сопротивления горизонтального заземлителя, Ом:
(10)
12. Уточненное количество вертикальных заземлителей, шт.:
(11)
Сопротивление растеканию тока всего устройства защитного заземления:
Ом < 4 Ом.
Вывод: так как Rзу < RЗН , следовательно расчет выполнен верно.
Литература:
1. Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Практ. пособие – М.: Высш. шк., 1991. – 160с.
Пример расчета:
Практическая работа №
Вариант №
Тема: Расчет контура защитного заземления
Цель: Научиться рассчитывать контур защитного заземления
Задание: Определить необходимое число уголков размером 50×50×5 мм длиной l = 3 м для устройства заземления трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. Заземлитель горизонтальный – стальная полоса 40×4 мм. Уголки забиты по контуру подстанции. Глубина заложения горизонтального заземлителя t 0 = 0,7 м. Климатическая зона II. Грунт – супесок.
Ход работы:
Удельное сопротивление грунта ρгр = 300 Ом∙м [1, табл. 63]. Нормируемое сопротивление заземляющего устройства Rзн = 4 Ом
[1, табл. 62].
Согласно ПУЭ допустимое сопротивление ЗУ с учетом удельного сопротивления грунта:
(1)
Ом
Принимаем расстояния между вертикальными стержнями
а = 2 l = 2∙3 = 6 м.
Расстояние от середины стержня до поверхности грунта[1, с. 150]:
(2)
м
Значение коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей для II климатической зоны kс = 1,7 [1, табл.64].
Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей:
(3)
Ом∙м.
Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей[1, с. 145]:
, (4)
где d – диаметр заземлителя, м.
Если в качестве заземлителя указана труба или прутковая сталь, то подставляется их заданный диаметр, а если уголки, то диаметр будет равен
d = 0,95 ∙ b, где b – ширина полки уголка, м.
Количество вертикальных заземлителей[1, с.145]:
, (5)
где ηв – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними[1, табл. 65, 66].
Количество вертикальных заземлителей для определения ηв можно принять равным Rв/Rз= 139,6/12 = 12, ηв = 0,6.
Таким образом:
шт.
Принимаем к установке 20 уголков.
Длина горизонтального заземлителя (полосы):
l г = 1,05 ∙nв∙а (6)
l г = 1,05∙6∙20 = 126 м
Значение коэффициента сезонности для горизонтальных заземлителей для II климатической зоны kс = 4 [1, табл.64].
Расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей:
(7)
Ом∙м.
Сопротивление растеканию горизонтальных заземлителей[1, с. 145]:
(8)
Действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования:
, (9)
где ηг – коэффициент использования горизонтального электрода при размещении вертикальных электродов по контуру[1, табл. 68].
      |
Рисунок 1 - Схема магистрали заземления
Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей с учетом сопротивления горизонтального заземлителя:
(10)
Уточненное количество вертикальных заземлителей:
(11)
шт.
Принимаем к установке n = 15 уголков.
Сопротивление растеканию тока всего устройства защитного заземления:
(12)
Ом < 4 Ом.
Вывод: так как Rзу < Rзу , следовательно расчет выполнен верно.
Литература:
1. Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Практ. пособие – М.: Высш. шк., 1991. – 160с.
Таблица 1 – Исходные данные
| № п/п | Тип заземлителя | Длина заземл., м | Глубина заложения, м | Расстояние между заземл., м | Климатич. зона | Грунт |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,5 | 0,5 | 3,0 | I | Песок | |
| Уголок 60×60×6 мм | 2,6 | 0,6 | 3,0 | II | Супесок | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,7 | 0,7 | 2,5 | III | Суглинок | |
| Труба диаметром 60мм | 2,8 | 0,8 | 2,8 | IV | Глина | |
| Труба диаметром 60мм | 2,9 | 0,5 | 2,7 | II | Чернозем | |
| Уголок 60×60×6 мм | 3,0 | 0,7 | 3,0 | III | Песок | |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,6 | 0,6 | 2,9 | I | Глина | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,5 | 0,7 | 3,0 | IV | Песок | |
| Труба диаметром 60мм | 3,0 | 0,8 | 2,5 | III | Супесок | |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,5 | 0,6 | 3,0 | II | Суглинок | |
| Труба диаметром 60мм | 2,7 | 0,5 | 2,8 | II | Глина | |
| Уголок 60×60×6 мм | 2,5 | 0,6 | 2,9 | IV | Чернозем | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,8 | 0,7 | 3,0 | I | Песок | |
| Уголок 50×50×5 мм | 3,0 | 0,5 | 2,5 | III | Глина | |
| Труба диаметром 60мм | 2,6 | 0,5 | 2,8 | II | Песок | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,8 | 0,8 | 2,9 | IV | Супесок | |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,5 | 0,8 | 3,0 | IV | Суглинок | |
| Уголок 60×60×6 мм | 2,9 | 0,6 | 2,5 | I | Глина | |
| Труба диаметром 60мм | 2,8 | 0,5 | 2,9 | II | Ч Чернозем | |
| Уголок 75×75×8 мм | 3,0 | 0,7 | 2,8 | III | Песок | |
| № п/п | Тип заземлителя | Длина заземл., м | Глубина заложения, м | Расстояние между заземл., м | Климатич. зона | Грунт |
| Уголок 50×50×5 мм | 3,0 | 0,7 | 2,7 | III | Глина | |
| Труба диаметром 60мм | 3,0 | 0,8 | 2,7 | IV | Песок | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,6 | 0,8 | 3,0 | IV | Супесок | |
| Уголок 50×50×5 мм | 3,0 | 0,5 | 2,9 | II | Супесок | |
| Уголок 60×60×6 мм | 2,7 | 0,8 | 2,8 | I | Глина | |
| Уголок 75×75×8 мм | 2,9 | 0,5 | 3,0 | II | Чернозем | |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,5 | 0,7 | 2,7 | III | Песок | |
| Труба диаметром 60мм | 2,9 | 0,7 | 2,6 | IV | Глина | |
| Уголок 50×50×5 мм | 3,0 | 0,8 | 2,5 | II | Чернозем | |
| Труба диаметром 60мм | 2,8 | 0,8 | 2,5 | II | Супесок | |
| Уголок 75×75×8 мм | 3,0 | 0,6 | 2,6 | III | Суглинок | |
| Уголок 60×60×6 мм | 2,6 | 0,5 | 2,7 | II | Суглинок | |
| Труба диаметром 60мм | 2,5 | 0,8 | 2,8 | IV | Чернозем | |
| Уголок 50×50×5 мм | 2,8 | 0,7 | 2,9 | II | Чернозем | |
| Труба диаметром 60мм | 3,0 | 0,6 | 3,0 | IV | Глина |