Розрахунок захисного заземлення джерела живлення

Захисне заземлення - навмисне електричне з‘єднання із землею або її еквівалентом металевих неструмопровідних частин електроустановок, які можуть опинитися під напругою. В залежності від місця розміщення заземлювачів відносно обладнання, яке заземлюється, є два типи заземлюючих пристроїв: виносні і контурні.

При виносному заземлюючому пристрої заземлювач винесений за межі площадки, на якій розміщене обладнання, або зосереджений на деякій частині цієї площадки.

При контурному заземлюючому пристрої електроди заземлювача розміщують по контуру (периметру) площадки, на якій знаходиться обладнання, а також всередині цієї площадки.

Якщо установка встановлена на відкритій площадці, корпус джерела живлення приєднується безпосередньо до заземлювача дротом. У приміщеннях прокладається магістраль заземлення, до якої приєднують заземлюючі дроти. Магістраль заземлення з‘єднують із заземлювачем не менше ніж у двох місцях.

Як заземлювачі в першу чергу слід використовувати природні заземлювачі у вигляді підземних металевих комунікацій, металевих конструкцій будов, які з‘єднані із землею, свинцових оболонок кабелів і т.і.

Якщо опір природних заземлювачів вдовольняє потрібному опору розтікання струму, тоді потреби в штучних заземлювачах немає.

Якщо природні заземлювачі відсутні або їх використання не дає бажаних результатів, використовують штучні заземлювачі: стрижені із кутової сталі розміром 50 х 50, 60 х 60, 75 х 75 з товщиною стінки не менше 4мм, довжиною 2.5-3 м; сталеві труби діаметром 50- 60 мм довжиною 2.5-3 м і товщиною стінки не менше 3.5 мм; пруткову сталь діаметром не менше 10 мм, довжиною до 10 м і більше.

Заземлювачі забивають у ряд або по контуру на таку глибину, щоб від верхнього кінця заземлювача до поверхні землі зоставалося (0.5-0.8) м.

Відстань між вертикальними заземлювачами повинна бути не менше

(2.5-3) м.

Для з‘єднання вертикальних заземлювачів між собою застосовують сталеві полоси товщиною не менше 4 мм, і перерізом не менше 48 мм² або сталевий дріт діаметром не менше 6 мм. Полоси (горизонтальні заземлювачі) з‘єднують із вертикальними заземлювачами зварюванням.

Магістралі заземлення всередині будов із установками нанесення покриттів напругою до 1000 В виконують сталевою полосою перерізом не менше 100 мм² або дротом круглого перерізу такої самої провідності. Відгалуження від магістралі до установок виконують сталевою полосою перерізом не менше 26 мм² або сталевим дротом діаметром не менше 5 мм.

Нормується значення опору заземлювачів. Для установок з напругою до 1000 В опір не повинен перевищувати 4 Ом.

Розрахунок заземлення проводиться слідуючим чином:

1. У відповідності до правил будови електроустановок встановлюється необхідне значення опору заземлення .

2. Шляхом вимірювання, розрахунком або на основі даних, отриманих на аналогічних діючих заземлюючих пристроях, встановлюється можливе значення опору розтікання природних заземлювачів .

3. Якщо , тоді не потрібно створювати штучне заземлення.

Якщо , необхідно створити штучне заземлення.

Опір (Ом) розтікання штучного заземлення:

. (2.32)

Далі розрахунок ведеться з використанням R_Ш.

4. Визначається питомий опір грунту за додатком Л, при цьому

враховується коефіцієнт сезоності, який залежить від виду заземлювача і кліматичної зони.

Більшість регіонів України відноситься до третьої зони для якої

k_С=1.4-1.6 (при використанні стриженевих електродів довжиною 2-3 м і глибині їх закладення 0.5-0.8 м) і k'_С=2.0-2.5 (при використанні горизонтальних заземлювачів і заглибленні їх вершин 0.8 м).

(2.33)

Для горизонтального заземлювача:

(2.34)

5. Визначається опір (0м) розтікання одного вертикального заземлювача: для круглого стриженевого перерізу (трубчастий або кутовий) у землі

(рис 2.8, а):

, (2.35)

при цьому l >>d, t₀ >>0.5 м для кутового профилю з шириною полки

d=0.95b (розміри в м, а питомий опір грунта в Ом м).

Опір розтікання вертикального заземлювача можна визначити за формулами (Ом):

Для кутового профілю 50´50´5 мм: R_B=0.348 r_PO3.B k_C; для кутового

профілю 60´60´6 мм: R_B=0.298 r_PO3.B k_C; для кутового профілю 75´75´8 мм: R_B=0.292 r_PO3.B k_C; для труби діаметром 60 мм l =2¸2.5 м, R_B=0.302 r_PO3.B k_C.

6. Встановивши характер розміщення заземлювачів (у ряд або по контуру), визначити кількість вертикальних заземлювачів:

, (2.36)

де h_В - коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів, якій залежить від кількості заземлювачів і відстані між ними (додаток Л).

7. Якщо заземлювач простий, у вигляді короткого ряду вертикальних стриженів, розрахунок на цьому закінчується.

Якщо заземлювачі розміщуються по контуру і складаються із ряду вертикальних заземлювачів, доцільно враховувати і опір розтікання полос (горизонтальний заземлювач). Для цього після розміщення на площі установки вертикальних заземлювачів n_В визначають довжину з¢єднувальної полоси (м) l_Г =1.05 n_В а, де а - відстань між вертикальними заземлювачами.

8. Визначити опір розтікання горизонтального заземлювача з урахуванням коефіцієнта використання:

 

, (2.37)

 

l > d; l >>4 t'. Для полоси шириною b: d=0.5 b.

Дійсний опір (Ом) розтікання горизонтального заземлювача з урахуванням коефіцієнта використання:

R¢_Г = R_Г / h_Г, (2.38)

де h_Г - коефіцієнт використання горизонтального заземлювача,

(додаток Л).

9. Уточнити опір (Ом) розтікання заземлювачів з урахуванням опору горизонтального заземлювача:

. (2.39)

10. Визначити уточнену кількість вертикальних заземлювачів.

Значення n¢_B закруглюється в бік збільшення .

 

Додаток 1.

Електродвигуни.

Технічна характеристика.

Технічні данні асинхронних електродвигунів загального призначення в захищи-

ном виконанні.

 

Тип електродви- гуна	Номінальна потужність на валу (в квт)	При номінальному навантаженні	Вага електродвигуна (в кг) при формі виконання	Маховий момент ротора (в · )
швидкість обертання (об/хв)	К. к. д. %

3000 об/хв (синхр.)

А31-2 А51-2 А52-2

1,0 1,7 2,8

79,0 81,5 84,0

–– –– ––

0,008 0,014 0,024

1500 об/хв (синхр.)

А32-2 А41-2 А61-2

1,0 1,7

78,5 81,5 87,5

–– –– ––

0,019 0,042 0,36

1000 об/хв (синхр.)

	А41-6 А52-6 А62-6 А71-6	1,0 4,5		77,0 84,5 86,5 87,0	— —	0,042 0,25 0,48 1,5
	750 об/хв (синхр.)
	А61-8 А62-8 А72-8	4,5 7,0		83,5 85,0 87,0		0,7 0,9 1,9
	Технічні данні асинхронних електродвигунів загального призначення в закритому обдутому виконанні. 3000 об/хв (синхр.)
АО31-2 АО32-2 АО41-2 АО63-2	0,6 1,0 1,7		76,0 79,0 81,5 88,0	21,0 27,0 39,0	0,01 0,016 0,03 0,50

1500 об/хв (синхр.)

АО32-4 АО41-4 АО42-4 АО52-4

1,0 1,7 2,8 7,0

78,5 81,5 83,5 87,0

27,0 39,0 47,0 84,0

0,021 0,048 0,067 0,20

1000 об/хв (синхр.)

АО41-6 АО51-6 АО52-6

1,0 2,8 4,5

77,0 82,5 84,5

39,0 84,0

0,048 0,20 0,28

750 об/хв (синхр.)

АО62-8 АО63-8 АО72-8

4,5 7,0

84,5 86,0 87,0

1,0 1,3 2,3

Технічні данні асинхронних електродвигунів з підвищеним пускним

моментом в захищеному виконанні.

1500 об/хв (синхр.)

АП61-4 АП62-4 АП71-4

86,0 87,5 88,0

0,36 0,48 0,95

 

Тип електродви- гуна	Номінальна потужність на валу (в квт)	При номінальному навантаженні	Вага електродвигуна (в кг) при формі виконання	Маховий момент ротора (в · )
швидкість обертання (об/хв)	К. к. д. %

1000 об/хв (синхр.)

АП61-6 АП62-6 АП71-6

85,0 86,0 86,5

0,36 0,48 1,50

750 об/хв (синхр.)

АП61-8 АП62-8 АП71-8

4,5 7,0 10,0

82,5 84,0 85,0

0,7 0,9 1,5

Технічні данні асинхронних електродвигунів з підвищеним пусковим

моментом в закритому обдутому виконанні.

1500 об/хв (синхр.)

АОП41-4 АОП51-4 АОП52-4 АОП63-4

1,7 4,5 7,0 14,0

81,0 84,5 86,0 87,5

0,048 0,20 0,28 0,75

1000 об/хв (синхр.)

АОП41-6 АОП51-6 АОП52-6 АОП63-6

1,0 2,8 4,5 10,0

76,5 82,0 83,5 86,0

0,048 0,20 0,28 0,75

750 об/хв (синхр.)

АОП62-8 АОП63-8 АОП72-8

4,5 7,0 10,0

82,5 84,0 85,0

1,0 1,3 2,3

Технічні данні асинхронних електродвигунів з підвищеним ковзанням в

захищеному виконанні.

 

Тип електро- двигуна	Номінальна потужність	При номінальній потужності	Найбільша допустима потужність (в квт) при ПВ (%)	Вага електро- двигуна (в кг)	Маховий момент ротора ( · )
квт	При ПВ (%)	Швид -кість оберта-ння (об/хв)	К. к. д. (%)

1500 об/хв (синхр.)

АС61-4 АС62-4 АС71-4

79,0 80,5 82,0

12,0 15,5 21,5

11,5 14,5 20,0

10,5 13,5 19,0

9,5 12,5 16,5

0,36 0,48 0,95

1000 об/хв (синхр.)

АС61-6 АС62-6 АС71-6

75,0 77,0 78,5

8,5 12,015,5

8,0 11,0 14,5

7,5 10,2 13,5

7,2 9,5 13,0

6,8 9,0 12,0

0,36 1,48 1,50

750 об/хв (синхр.)

АС61-8 АС62-8 АС71-8

71,5 74,0 76,0

6,2 8,5 11,0

5,7 7,8 10,5

5,2 7,0 9,5

4,7 6,5 9,0

4,3 6,0 8,5

0,7 0,9 1,5

 

 

 

Технічні данні асинхронних електродвигунів з підвищеним ковзанням в

закритому обдутому виконанні.

 

Тип електро- двигуна	Номінальна потужність	При номінальній потужності	Найбільша допустима потужність (в квт) при ПВ (%)	Вага електро- двигуна (в кг)	Маховий момент ротора ( · )
квт	При ПВ (%)	Швид -кість оберта-ння (об/хв)	К. к. д. (%)

3000об/хв (синхр.)

АОС31-2 АОС32-2 АОС41-2

0,6 1,0 1,7

70,0 73,0 5,5

0,8 1,3 2,6

0,75 1,25 2,3

0,7 1,2 2,1

0,65 1,1 1,8

0,6 1,0 1,6

0,010 0,016 0.030

1500об/хв (синхр.)

АОС31-4 АОС41-4 АОС51-4 АОС62-4

0,6 1,7 4,5 10

67,0 72,0 76,0 79,5

0,8 2,2 4,7 14,5

0,75 2,0 4,5 13,0

0,7 1,8 4,2 11,5

0,65 1,6 4,0 10,0

0,6 1,5 3,8 9,0

0,015 0,048 0,20 0,60

1000об/хв (синхр.)

АОС41-6 АОС51-6 АОС52-6 АОС63-6

1,0 2,8 4,5

69,5 74,0 76,0 77,5

1,55 3,3 4,8 14,0

1,4 3,0 4,5 12,5

1,2 2,7 4,0 10,5

1,1 2,65 3,9 8,8

0,9 2,6 3,6 7,5

0,048 0,20 0,28 0,75

750 об/хв (синхр.)

АОС62-8 АОС63-8 АОС72-8

4,5 7,0

72,0 74,5 76,5

7,0 9,5 12,0

5,8 8,0 10,5

4,8 7,0 9,5

4,3 6,5 8,5

1,0 1,3 2,3

 

Технічні данні асинхронних з двома та чотирьома швидкостями

електродвигунів в закритому обдутому виконанні.

Тип електродвигуна	Число полю- сів	Номінальна потужність на валу	При номінальному навантаженні	Вага електродвигуна (в кг) при формі виконання	Маховий момент ротора (в · )
швидкість обертання (об/хв)	К. к. д. %
В квт	В кгм

Електродвигуни з двома швидкостями

1000/1500 об/хв (синхр.) Постійний крутний момент.

АО41-6/4		0,6 1,0	0,62 0,68		65,0 72,0	37,0	0,048
АО42-6/4		1,0 1,7	1,00 1,15		71,0 76,0	45,0	0,067
АО51-6/4		1,7 2,8	1,75 1,90		74,5 79,0	80,0	0,20

Електродвигуни з двома швидкостями

1000/1500 об/хв (синхр.) Постійна потужність.

АО41-6/4		0,8	0,85 0,55		68,0 68,0	37,0	0,048
АО42-6/4		1,3	1,35 0,88		72,5 72,5	45,0	0,067
АО51-6/4		2,1	2,15 1,40		76,0 76,0	80,0	0,20

Електродвигуни з чотирьома швидкостями

500/750/1000/1500 об/хв (синхр.)

АО62- 12/8 /6 /4		1,3 2,0 2,5 3,0	2,7 2,7 2,7 2,0		59,0 66,0 71,0 73,0		1,0
АО63- 12/8 /6 /4		2,0 3,0 3,5 4,5	4,2 4,1 3,7 3,1		64,0 71,0 74,5 77,5		1,3
АО72- 12/8 /6 /4		3,0 4,0 5,0 6,5	6,2 5,5 5,2 4,4		68,5 74,0 78,0 80,0		2,3

 

 

Додаток 2.

Допустимі струмові навантаження на дріт та кабелі

К.1 Струмові навантаження на дріт та кабелі з гумовою та пластмасовою ізоляцією

 

Діаметр дроту, мм

2.5

Струм, А

 

 

К.2 Поправочні коефіцієнти на температуру землі та повітря для струмових навантажень на кабелі.

 

Розрах.темпер. середовища,	Темп. жил,	Коефіцієнт при фактичній температурі середовища
		-5 і нижче		+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50
		1.14 1.24 1.29 1.18 1.32 1.2 1.36 1.22 1.41 1.25 1.48	1.11 1.20 1.24 1.14 1.27 1.15 1.31 1.17 1.35 1.20 1.41	1.08 1.17 1.2 1.1 1.22 1.12 1.25 1.12 1.29 1.14 1.34	1.04 1.13 1.15 1.05 1.17 1.06 1.2 1.07 1.23 1.07 1.26	1.09 1.11 1.12 1.13 1.15 1.18	0.96 1.04 1.05 0.95 1.06 0.94 1.07 0.93 1.08 0.93 1.09	0.92 0.89 0.88 0.86 0.84	0.88 0.95 0.94 0.84 0.94 0.82 0.93 0.79 0.91 0.76 0.89	0.83 0.9 0.88 0.77 0.87 0.75 0.85 0.71 0.82 0.66 0.78	0.78 0.85 0.81 0.71 0.79 0.67 0.76 0.61 0.71 0.54 0.63	0.73 0.8 0.74 0.63 0.71 0.57 0.66 0.5 0.58 0.37 0.45	0.68 0.74 0.67 0.55 0.61 0.41 0.54 0.36 0.41 - -

Додаток 3.

3.1 Провідникові сплави високого опору

 

Марка сплава	Питомий опір r, Ом м 106	Дріт	Стрічка
		Діаметр, мм	Товщина,мм	Ширина, мм
Х25Н20 Х15Н60 Х15Н60-Н Х20Н80 Х20Н80-Н	0.83 - 0.96 1.06 - 1.17 1.06 - 1.17 1.2 1.1	0.2 ¸ 10   0.1 ¸ 1	0.2 ¸ 3.2   0.1 ¸ 3.2	6 ¸ 100   4 ¸ 100

 

 

3.2 Стандартні розміри дротів та стрічок із сплавів з високим питомим опором.

 

Діаметр дроту, мм	Діаметр дроту, мм	Діаметр дроту, мм	Розміри перерізу стрічки, мм	Розміри перерізу стрічки, мм
2.2 2.5 2.8 3.2 3.6 4.5	5.6 6.3		2 ´ 10 1.5 ´ 15 2 ´ 15 2.2 ´ 20 2.5 ´ 20 3 ´ 20 2.2 ´ 25 2.5 ´ 25 3 ´ 25	2.2 ´ 30 2.5 ´ 30 3 ´ 30 2.2 ´ 36 2.5 ´ 36 2.2 ´ 40 2.5 ´ 40 3.0 ´ 40

 

 

Додаток 4

Параметри заземлюючих систем

 

4.1 Приблизне значення питомих опорів грунтів і води r, Ом м.

 

Найменування грунта	Питомий опір, Ом м
Пісок Суглинок Глина Садова земля Глина (шар 7-10 м) або гравій Скала, валуни Чорнозем Торф Річкова вода Морська вода	2000-4000 10-100 0.2-1