 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Защитное заземление
|
Читайте также: |
Расчет заземления заключается в нахождении количества заземлителей, общее электрическое сопротивление которых удовлетворяет требованию правил устройства электроустановок (ПУЭ) в любое время года. Приведем один из возможных алгоритмов расчета.
1. Определяют удельное сопротивления земли r методом пробного электрода, Венера или по приложению 36. Находят коэффициент сезона hс (приложение 35) и уточняют удельное сопротивление rс = r∙hс.
2. Задаются расположением электродов (вертикальное или горизонтальное), их размером и формой заземляющего устройства (рядная, в виде прямоугольника и т.п.). В случае выбора вертикальных электродов задаются расстоянием между ними, исходя из выделенной земельной площади, конструктивных или иных соображений (дальше приводится порядок расчета с использованием вертикальных электродов).
3. Рассчитывают сопротивление одиночного электрода Rо по выражению (2.90) или (2.91).
4. Определяют допустимое по ПУЭ сопротивление Rд рассчитываемого зазелителя (приложение 37).
5. Определяют ориентировочное количество nо вертикальных электродов, округляя полученные значения до целого числа n:
. (2.86)
6. Уточняют общее сопротивление вертикальных электродов:
, Ом. (2.87)
7. Находят коэффициент экранирования вертикальных электродов hэ (приложение 38), затем длину соединительной полосы и коэффициент ее использования (экранирования) hэп. Рассчитывают сопротивление полосы Rпо, соединяющей вертикальные электроды по выражениям (2.92) или (2.93) и находят его реальное значение Rп с учетом hэп.
Rп = Rпо / hэп,Ом. (2.88)
8. Рассчитывают общее сопротивление заземляющей установки Rз:
Rз = Rв∙Rп / (Rв +Rп), Ом. (2.89)
9. Сравнивают с условием Rз £ Rд. Если Rз > Rд, то увеличивают количество вертикальных электродов или расстояние между ними (для увеличения hэ), или длину электродов, а затем проводят расчет заново.
Существует большое количество формул для расчетов сопротивления одиночного электрода в зависимости от его формы и расположения. Приведем некоторые из них (в них размеры в метрах, а сопротивление в Омах).
Стержень круглого сечения (трубчатый) или уголковый забитый вровень с землей рассчитывается по выражению:
, Ом. (2.90)
Тот же стержень, но заглубленный верхним концом на 0,5…0,8 м от поверхности земли, рассчитывается по иному выражению:
, Ом, (2.91)
где t – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя.
Сопротивление протяженного (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.) заземлителя определяется по формуле:
Rп = r(2·p·L)-1 ln(2·L /d), Ом, (2.92)
при L >> d и расположении электрода на поверхности земли.
По формуле
, Ом, (2.93)
рассчитывается протяженный электрод расположенный в земле на глубине t, при d << L >> 4t.
Для полосы шириной B принимается d = 0,5 B.
Сопротивление пластины шириной a и длиной b рассчитывается по следующим выражениям:
– на поверхности земли:
R = [r/(p·a)] ln(4·a/b), Ом; (2.94)
– в земле при расположении вертикально верхней стороной на глубине tо при tо ³ a:
R = [r/(2·p·a)][ln(4·a/b) + a/(2·tо)], Ом. (2.95)
Сопротивление круглой пластины диаметром D, расположенной в земле горизонтально на глубине tо и при 2tо >> D.
R = [r/(4·D)] {1+0,634∙arcsin [D / (16·tо2 + D2)0,5]}, Ом. 2.96)
Пример. Требуется рассчитать сопротивление Rз защитного заземляющего устройства для электрооборудования цеха, расположенного на черноземе в Воронежской области. К цеху подходит трехфазная воздушная линия электропередачи (ЛЭП) напряжением 0,4 кВ, имеющая на нулевом проводе два повторных заземлителя сопротивлением R1 = 20 и R2 =25 Ом. Глухое заземление вторичной обмотки питающего трансформатора имеет сопротивление Rо = 15 Ом.
Расчет.
По приложению 36 находим для чернозема удельное сопротивление r = 9-53 Ом∙м, принимаем r = 50 Ом∙м. Область находится в третьей климатической зоне, где рекомендуется для стержней длиной 2…3 м, заглубленных в землю верхними концами на 0,5…0,8 м, коэффициент сезона принимать hс = 1,4…1,6. Возьмем эти данные за основу. Тогда rс = r∙hс = 50∙1,6 = 80 Ом∙м.
Находим допустимое ПУЭ сопротивление всех заземляющих устройств нулевого провода ЛЭП. По приложению 37 для трехфазной сети с линейным напряжением 380 В допустимое сопротивление всех заземлителей нулевого провода Rд = 4 Ом, сопротивление же одного повторного заземлителя допускается до 30 Ом, при условии, что сопротивление всех повторных заземлителей не превышает 10 Ом. Глухое заземление у трансформаторной подстанции не должно превышать 30 Ом.
Рассчитаем величину сопротивления заземлителя электрооборудования цеха, чтобы удовлетворить Rд = 4 Ом.
Rд-1 = R0-1 + R1-1 + R2-1 + RЗ -1 или RЗ –1 = Rд–1 – R0-1 – R1-1 – R2-1,
или:
RзЗ = (Rд –1 – R0-1 + R1-1 + R2-1)-1 = (4–1 – 15–1 – 25–1 – 20 –1) –1» 10,7.
Таким образом, для того чтобы общее сопротивление заземляющего устройства нулевого провода не превышало 4 Ом, сопротивление заземления электрооборудования цеха не должно превышать 10,7 Ом.
Найдем по выражению (2.91) сопротивление одиночного вертикального электрода длиной 3м, заглубленного верхним концом на 0,7 м от поверхности земли и имеющего диаметр 15 мм:
Rо = r(2·p·L)-1 {ln(2·L /d) +0,5 ln[(4·t+L) (4·t-L)-1]} = 80∙(2∙3,14∙3)-1 {ln (2∙3/ 0,015) + 0,5∙ln[(4∙2,2 + 3) (4∙2,2 – 3)-1]} = 27,14 Ом,
где t = 2,2 м.
Определим ориентировочно требуемое количество вертикальных электродов:
nо = Rо / Rд = 27,14 / 10,7» 3.
Уточняем общее сопротивление вертикальных заземлителей:
Rв = Rо / n = 27,14 / 3 = 9,04 Ом.
Находим коэффициент использования вертикальных заземлителей по приложению 38. Примем расположение стержней в один ряд и на расстоянии 3 м друг от друга. Тогда для 3 стержней и а / l = 1 hэ = 0,81. Сопротивление вертикальных электродов с учетом их использования Rв = 9,04 / 0,81 = 11,16. Горизонтальная полоса, соединяющая электроды, будет иметь длину 6 м (2 пролета между 3 электродами). По приложению 38 коэффициент ее использования hэп = 0,86.
Рассчитаем сопротивление полосы по выражению (2.92), приняв d = 0,01 м:
R = r(2∙p∙L)-1 ln[L2 / (d∙t)] = 80∙(2∙3,14∙6) -1 ln[62/(0,01∙0,7)] =
= 13,25 Ом.
Реальное сопротивление полосы:
Rп = R /hэп = 13,25 / 0,76 = 17,44 Ом.
Определим общее сопротивление заземляющей установки цеха Rз = Rв∙Rп / (Rв + Rп) = 11,6∙17,44 / (11,6 + 17,44) = 6,97 Ом. Эта величина намного меньше требуемых 10,7 Ом, и расчет можно считать законченным. Однако, если возникает необходимость экономии металла, то следует, например, взять 2 вертикальных электрода и пересчитать. В этом случае Rв = Rо / n = 27,14 / 2 = 13,57 Ом, hэ = 0,86 и соединительная горизонтальная полоса будет иметь длину 3 м и hэп = 0,84, а Rп = 54,3 Ом и Rз = 10,86 Ом. Заземление можно выполнять двумя электродами, если учесть возможные колебания удельного сопротивления и обязательное измерение величины сопротивления сделанного заземлителя.
Поиск по сайту: