Расчет защитного заземления

В расчёте также необходимо учитывать  сезонные колебания удельного сопротивления грунта.

Расчётное значение удельного  сопротивления грунта в месте  устройства заземления:

r_РАСЧ = r_ИЗМ*y,      (5)

 

где r_ИЗМ – измеренное удельное сопротивление грунта (целесообразно брать возможное наибольшее в течение года);

       y - коэффициент сезонности, учитывающий возможное повышение сопротивления в течение года (приложение А, таблица А.5 и А.6).

Расчёт заземления производят по заранее заданным наибольшим допустимым значениям сопротивления заземлителя растеканию тока R_З, установленными "Правилами Устройства Электроустановок" (ПУЭ).

Для установок до 1000 В R_З составляет:

1) 10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ*А;

2)  4 Ом – более 100 кВ*А.

Для установок выше 1000 В R_З составляет:

1) 0,5 Ом при эффективно заземлённой нейтрали (т.е. при больших токах замыкания на землю);

2) R_З = <=10 Ом при изолированной нейтрали (т.е. при малых токах замыкания на землю);

3) R_З = <=10 Ом при изолированной нейтрали и условии, что заземлитель используется одновременно и для ЭУ напряжением до 1000 В.

I_З – расчётный ток замыкания на землю, (А).

Емкостной ток замыкания  на землю определяется по приближённой формуле:

,      (6)

 

где U – линейное напряжение сети, (кВ);

   l_КЛ, l_ВЛ – длины электрически связанных кабельных и воздушных линий, (км).

В целях упрощения  допускается принимать в качестве расчётного 1,5-кратный ток срабатывания релейной защиты или 3-кратный номинальный ток плавления предохранителя.

При использовании естественных заземлителей (а это даёт значительную экономию средств и предписывается ПУЭ) сопротивление искусственного заземлителя R_И (Ом) равно:

,        (7)

 

где R_l – сопротивление растеканию тока естественного заземлителя, (Ом).

Сопротивление естественных заземлителей можно вычислять по формулам, выведенным для искусственных заземлителей аналогичной формы (таблица 1).

Однако, поскольку на сопротивление естественных заземлителей влияют многие факторы, которые не учитываются этими формулами (антикоррозийная изоляция на трубах, резиновые прокладки в стыках труб, различная глубина заложения заземлителя в земле и т.п.), указанные вычисления дают, как правило, большую ошибку. Поэтому сопротивление естественных заземлителей следует определять непосредственно измерениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Порядок  выполнения работы

 

1. Уточнить исходные данные для расчёта по вариантам (страница 13-16).
2. Определить расчётный ток замыкания на землю (формула 6).
3. Определить требуемое сопротивление заземляющего устройства R_З (согласно ПУЭ,  страница 10).
4. Определить требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_И (формула 7).
5. Определить расчётное удельное сопротивление грунта с учётом климатического коэффициента (формула 5).
6. Рассчитать сопротивление растекания электродов – одиночного вертикального R_В.О. и горизонтального R_Г.О. по формулам, приведённым в таблице А.1 пункт 3 и 5.
7. Выбрать тип заземляющего устройства:

по предварительной  схеме, нанесённой на план, определить длину горизонтального и количество n вертикальных электродов.

8. Определить по таблице А.2 и А.3 коэффициенты использования электродов заземлителя – вертикальных _В и горизонтального _Г.
9. Найти сопротивление растекания принятого группового заземлителя R (формула 4).

 

Полученный результат R сравниваем с ранее определённым расчётным значением требуемого сопротивления искусственного заземлителя.

Если значения R и R_И совпадают, или, по крайней мере, отличаются незначительно, значит, все остальные параметры принятого нами заземлителя – форма, размеры, размещение электродов в земле и один относительно другого – выбраны правильно.

При значительных расхождениях R и R_И необходимо внести поправки в предварительную схему заземлителя – изменить количество и размещение электродов, а иногда их размеры, площадь, занимаемую заземлителем, и т.п. – и вновь вычислить R.

Таким образом, вычисление R является проверочным и производится путём постепенного приближения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение  А

(обязательное)

 

Таблица А.1- Формулы для вычисления сопротивления одиночных зазем-              

                        -лителей растеканию тока в однородном грунте

Тип заземлителя	Схема	Формула	Условия применения
1 Шаровой в земле.			2t>>D
2 Стержневой круг-лого сечения  (трубчатый) или уголковый у поверхности земли.			l>>D для уголка с шириной полки d=0,95 м
3 То же самое в земле.			l>>D; t0³0,5м; t=t0+l/2 для уголка с шириной полки d=0,95 м
4 Протяжённый на поверхности  земли (стержень, труба, полоса, кабель  и т.п.).			l>>D для полосы шириной d=0,5 м.
5 То же в земле.			l>>D; l>>4t для полосы шириной d=0,5 м.

 

r_расч – расчётное удельное сопротивление грунта

 

 

 

Таблица А.2- Коэффициенты использования вертикальных электродов группо-

                       -вого заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы

                       связи

	Число заземлителей
Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	2	4	6	10	20	40	60	100
Электроды размещены в ряд (рисунок 1)
1.	0.85	0.73	0.65	0.59	0.48	-	-	-
2.	0.91	0.83	0.77	0.74	0.67	-	-	-
3.	0.94	0.89	0.85	0.81	0.76	-	-	-
Электроды размещены по контуру (рисунок 2)
1.	-	0.69	0.61	0.56	0.47	0.41	0.39	0.36
2.	-	0.78	0.73	0.68	0.63	0.58	0.55	0.52
3.	-	0.85	0.80	0.76	0.71	0.66	0.64	0.62

 

Таблица А.3- Коэффициенты использования η_Г – горизонтального полосового

                       электрода, соединяющего вертикальные  электроды группового за-

                      - землителя

	Число заземлителей
Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	2	4	6	10	20	40	60	100
Электроды размещены в ряд
1.	0.85	0.77	0.72	0.62	0.42	-	-	-
2.	0.94	0.80	0.84	0.75	0.56	-	-	-
3.	0.96	0.92	0.88	0.82	0.68	-	-	-
Электроды размещены по контуру
1.	-	0.45	0.40	0.34	0.27	0.22	0.20	0.19
2.	-	0.55	0.48	0.40	0.32	0.29	0.27	0.23
3.	-	0.70	0.64	0.56	0.45	0.39	0.36	0.33

 

Таблица А.4- Приближенные значения удельных электрических сопротивлений

                       различных грунтов и воды

Грунт, вода	Удельное сопротивление
	Возможные пределы колебаний	При влажности 10-20% массы грунта
Глина	8-70	40
Суглинок	40-150	100
Песок	400-700	700
Супесь	150-400	300
Торф	10-30	20
Чернозем	9-53	20
Садовая земля	30-60	40
Каменистый	500-800	-
Скалистый	104-107	-
Воды: морская             речная             в ручьях	0.2-1	-
	10-100	-
	10-60	-

 

Таблица А.5- Признаки климатических  зон для определения коэффициентов  се-  

                       -зонности ψ

Характеристика климатической  зоны	Климатические зоны СНГ
	1	2	3	4
Средняя многолетняя низшая температура (январь), С0	От -20 До -15	От -14 До-10	От -10 До 0	От 0 До +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), С0	От +16 До +18	От +18 До +20	От +22 До +24	От +24 До+26
Среднегодовое количество осадков, см	40	50	50	30-50
Продолжительность замерзания воды, дни	190-170	150	100	0

   Таблица А.6- Коэффициенты сезонности ψ для однородной земли

Климатическая зона (табл.4)	Влажность земли во время измерений  ее сопротивления
	Повышенная	Нормальная	Малая
Вертикальный электрод L=3 м
1.	1.9	1.7	1.5
2.	1.7	1.5	1.3
3.	1.5	1.3	1.2
4.	1.4	1.1	1.0
Вертикальный электрод L=5 м
1.	1.5	1.4	1.3
2.	1.4	1.3	1.2
3.	1.3	1.2	1.1
4.	1.2	1.1	1.0
Горизонтальный электрод L=10 м
1.	9.3	5.5	4.1
2.	5.9	3.5	2.6
3.	4.2	2.5	2.0
4.	2.5	1.5	1.1
Горизонтальный электрод L=50 м
1.	7.2	4.5	3.6
2.	4.8	3.0	2.4
3.	3.2	2.0	1.6
4.	2.2	1.4	1.12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение  Б

(обязательное)

 

ВАРИАНТ I

 

Задание: Рассчитать заземлитель подстанции напряжением :

1) U=6/0,4 кВ;

2) U=2/0,2кВ;

3) U=4/0,4 кВ;