Методика расчета
Практическая работа
Расчет заземляющего устройства электроустановок
Методика расчета
Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) — это значит:
· определить расчетный ток замыкания на землю (I3) и сопротивление ЗУ (R3);
· определить расчетное сопротивление грунта (rр);
· выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;
· уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.
Примечание. При использовании естественных заземлений
где Rи, Rе — сопротивление искусственных и естественных заземлений, Ом.
Сопротивление заземления железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими конструкциями, определяется по формуле
где р = 100 Ом • м (суглинок);
S — площадь, ограниченная периметром здания, м2.
Определение I3 и R3
В любое время года согласно ПУЭ
где Rs — сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);
Iз — расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А).
Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно
,
где Uн – номинальное линейное напряжение сети, кВ;
LКЛ, LBJI — длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.
Примечание. В электроустановках с Uн до 1 кВ
(не более 4 Ом).
При мощности источника до 100 кВА — не более 10 Ом.
По этой же формуле рассчитывают R3, если ЗУ выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ.
При совмещении ЗУ различных напряжений принимается Р3 наименьшее из требуемых значений (таблица
Определение rр грунта
rр = kсез r,
где rр – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м;
kсез – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,
kсез =F(климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице
Выбор и расчет сопротивления электродов
Выбор электродов – по таблице
Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле
Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле
,
где Lп – длина полосы, м;
b – ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя b=1,1d;
t – глубина заложения, м.
Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.
; 
где RВ и RГ – сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициента использования, Ом;
hВ и hГ – коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов, определяется по таблице
h = F(тип ЗУ, вид заземлителя, а/L, NВ),
где a – расстояние между вертикальными заземлителями, м;
L – длина вертикального заземлителя, м;
NВ – число вертикальных заземлителей.
Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы
Уточнение числа вертикальных электродов
Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:
(при использовании естественных и искусственных заземлителей);
(при использовании только искусственных заземлителей)
где hВ.ут – уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.
Таблица
Наибольшие допустимые значения RЗ для 3-х фазных сетей
| Напряжении сети, кВ | Режим нейтрали | RЗ.нб, Ом | Вид заземления |
| 110 кВ и выше | ЗН | 0,5 | Заземление |
| 3…35 | ИН | ||
| 0,66 0,38 0,22 | ГЗН | Зануление | |
| 0,66;0,38;0,22 | ИН | Заземление |
Примечание. При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом м допускается увеличивать указанные выше значения в 0,01r раз, но не более 10-кратного.
Таблица
Коэффициенты сезонности kсез
| Климатическая зона | Вид заземлителя | Дополнительные сведения | |
| вертикальный | горизонтальный | ||
| I | 1,9 | 5,8 | Глубина заложения вертикальных заземлителей от поверхности земли |
| II | 1,7 | 4,0 | Глубина заложения горизонтальных заземлителей 0,3…0,8 м |
| III | 1,5 | 2,3 | |
| IV | 1,3 | 1,8 |
Примечание. Зона I наиболее холодный, IV – теплый климат;
r - удельное сопротивление грунта, измерено при нормальной влажности, Ом м, принимается по таблице
Таблица
Удельное сопротивление грунта (r)
| Грунт | Торф | Глина, земля садовая | Чернозем | Суглинок | Каменистая почва | Супесь | Песок с галькой |
| r, Ом м |
Таблица
Рекомендуемые электроды
| Вид электрода | Размеры, мм | L, м | t, м |
| Стальной уголок | 50х50х5 60х60х6 75х75х8 | 2,5…3 | |
| Круглая сталь | Æ 12…16 | 5…6 | 0,5…0,7 |
| Труба стальная | Æ 60 | 2,5 | |
| Полоса стальная | 40х4 | Расчетная | |
| Пруток стальной | Æ 10…12 |
Таблица
Значения коэффициентов использования электродов
| NВ | 
| Дополнительные сведения | |||||
| hВ | hГ | hВ | hГ | hВ | hГ | ||
| 
| 
| 
| 
| 
| Числитель для контурного ЗУ, а знаменатель – для рядного | |
| 
| 
| 
| 
| 
| ||
| 
| 
| 
| 
| 
| ||
| 
| 
| 
| 
| 
| ||
| 
| 
| 
| 
| 
|
Пример
Дано:
АхВ=15х12м
UЛЭП = 20 кВ
LЛЭП(КЛ) = 10 км
UН = 0,4 кВ
r = 300 Ом м (супесь)
t = 0,7 м
климатический район – IV
вертикальный электрод – уголок (75х75), LВ = 3м
Вид ЗУ – контурное
Горизонтальный электрод – полоса (40х4мм)
Требуется:
· определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей;
· показать размещение ЗУ на плане;
· определить фактическое значение сопротивления ЗУ.
Решение:
1. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода
rВ = 0,3rkсез.В = 0,3*300*1,3 = 117 Ом
По таблице kсез.В = F(верт., IV)=1,3.
2. Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ
(для ЛЭП ВН);
Требуемое по НН RЗУ2 £ 4Ом на НН.
Принимается RЗУ2 = 4Ом (наименьшее из двух).
Но так как r>100 Ом м, то для расчета принимается
3. Определяется количество вертикальных электродов:
· без учета экранирования (расчетное)
Принимается 
· с учетом экранирования
Принимается NВ = 15.
По таблице hВ = F(тип ЗУ, вид заземления, , NВ) = F(контурное, вертикальное,2, 10) = 0,69.
4. Размещается ЗУ на плане (рис. ) и уточняются расстояния, наносятся на план. Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна
LП = (А+2)*2+(В+2)*2=(15+2)*2+(12+2)*2=62 м