Расчет защитного заземления

 

Производим расчёт защитного заземления питающей подстанции 10/0,4 кВ кузнечнопрессового цеха.

Исходные данные:

Стальной пруток d = 20 мм, l = 3 м; заземлитель горизонтальный – плоса 40x4 мм; глубина заложения горизонтального заземлителя – 0,7 м; климатическая зона – III; грунт – суглинок.

По таблице 63 [1] определяем удельное сопротивление грунта ρ = 100 Ом*м

Нормируемое сопротивление заземляющего устройства R_зн = 4 Ом [1, таблица 62]

Согласно ПУЭ допустимое сопротивление ЗУ с учётом удельного сопротивления грунта:

 

 (5.1)

 

где ρ_гр – удельное сопротивление грунта, Ом*м;

R_зн – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

 

 (5.1)

 

Обычно отношение расстояния между вертикальными стержнями а к их длине l принимают равными: а/l = 1; 2; 3. Принимаем а = 2 ∙l = 2∙3 = 6 м.

Определяем расстояние от середины стержня до поверхности грунта [1,стр. 150]:

 

t` = t₀ + 0,5∙l (5.2)

 

где t₀ - глубина заложения горизонтального заземлителя, м;

l – длина прутика, м;

t` = 0,7 + 0,5∙3 = 1,05 м (5.2)

Значение коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей для III климатической зоны к_с =1,5 [1,таблица 64]

Определяем расчётное удельное сопротивление грунта для стержневых заземлителей:

ρ_расч.в = к_с∙ ρ_гр, (5.3)

ρ_расч.в = 1,5∙100 =150 Ом∙м (5.3)

Определяем сопротивление растеканию вертикальных заземлителей [1,стр145]:

 

 (5.4)

 

где d – диаметр заземлителя, м;

 ρ_расч.в – расчётное удельное сопротивление грунта для стержневых заземлителей

 l – длина прутка, м.

 t` – расстояние от середины стержня до поверхности грунта, м;

 

 (5.4)

 

Определяем количество вертикальных заземлителей [1,стр. 145]:

 

 (5.5)

 

где η_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними [1, таблица 65, 66]

Количество вертикальных заземлителей для определения η_в можно принять равными R_в/ R_з = 45,2/4 = 11,3; η_в = 0,75

 

 (5.5)

Применяем к установке 15 шт.

Определяем длину горизонтального заземлителя (полосы):

 l_г = 1,05∙n_в∙a = 1,05∙15∙6 = 94,5 м (5.6)

Значение коэффициента сезонности для горизонтальных заземлителей для III климатической зоны к_с = 2 [1,таблица 64]

Определяем расчетное удельное сопротивление для горизонтальных заземлителей:

 ρ_расч.г = к_с∙ ρ_гр = 2∙100 = 200 Ом∙м (5.7)

Определяем сопротивление растеканию горизонтальных заземлителей [1, стр 145]:

 

 (5.8)

 

где l_г – длина горизонтального заземлителя, м;

ρ_расч.г – расчетное удельное сопротивление горизонтальных заземлителей, Ом∙м;

t` – расстояние от середины стержня до поверхности грунта, м;

 

 (5.8)

 

Определяем действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учётом коэффициента использования:

 

 (5.9)

 

где η_г – коэффициент использования горизонтального электрода при размещении вертикальных электродов по контуру η_г = 0,4 [1, таблица 68]

 (5.9)

 

Определяем сопротивление растеканию вертикальных заземлителей с учётом сопротивления горизонтального заземлителя:

 

 (5.10)

 

Определяем уточнённое количество вертикальных заземлителей:

 

 (5.11)

 

где η_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между  ними [1, таблица 65, 66]

 

 (5.11)

 

Применяем к установке 10 шт.

Определяем сопротивление растеканию тока всего устройства защитного заземления:

 

 (5.12)

 

где R`_г – действительное сопротивление растеканию горизонтальных заземлителей с учётом коэффициента использования, Ом;

R`_в – сопротивление растеканию вертикальных заземлителей с учётом сопротивления горизонтального заземлителя, Ом;

n_ву – количество вертикальных заземлителей.

 

 (5.12)

 

Вывод: так как R_т ≤ R_зн, следовательно, расчет выполнен верно.

Чертим схему расположения заземлителей в земле (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Схема расположения заземлителей в земле в условиях кузнечнопрессового цеха завода «ОАО Азовмаш»