Приклад розрахунку

Исходные данные: Климатическая зона – III, длина вертикального электрода (стержня) – 3,00 м, диаметр сечения вертикального электрода – 0,012 м, Удельное сопротивление грунта (влажный суглинок) – 130 Ом×м, расстояние от поверхности грунта до заземлителя (глубина заложения заземлителя) – 0,8 м, напряжение электроустановок – 10 000 В.

Расчет

В нашем случае заземляющее устройство используется для электроустановки напряжением 10 000 В. Расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей формуле:

(1)

где U_л – линейное напряжение сети (на высокой стороне трансформаторной

подстанции), кВ;

l_к, l_в – длина электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий, км.

Таким образом,

(2)

Соответствующее полученному расчетному значению тока замыкания на землю нормативное значение сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) R_з находим по формуле:

R_з = 125 / I_з, (3)

R_з = 125 / 51,71 = 2,32 Ом.

При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и определяется по формуле:

(4)

где R_е – сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом;

R_и – требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_з – расчетное нормированное сопротивление ЗУ, Ом;

Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:

ρ = ρ_{изм ·} k, (5)

где ρ – расчетное удельное сопротивление земли, Ом·м;

ρ_изм – удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений,

Ом·м (задано в условии задачи);

k – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание

грунта.

Для климатического пояса III – k = 1,5, следовательно,

ρ = 130 · 1,5 = 195 Омм.

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя R_в. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю, расчетная формула имеет вид:

(6)

где ρ – расчетное удельное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (5), Ом·м,;

l – длина вертикального стержня, м;

d – диаметр сечения, мм;

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

0,8 м t

–глубина заземлителя, м

l

d

Рассчитаем приближенное количество вертикальных стержней:

где R_в – сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя, вычисленное по формуле (6), Ом;

R_и – требуемое сопротивление искусственного заземлителя, вычисленное по формуле (4), Ом;

Полученное число стержней округляем до ближайшего большего справочного значения. Следовательно, n = 40.

Определяем конфигурацию группового заземлителя (контур) с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:

l_г = 1,05·а·п, (7)

где а – расстояние между вертикальными стержнями, м;

п – количество вертикальных стержней;

а = k · l_в, (8)

где k – коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;

l_в – длина вертикального стержня, м.

Коэффициент кратности примем равным 2.

а = 2 ·3 = 6 м , (9)

l_г = 1,05·6·40 = 252 м. (10)

Периметр здания = 2 · (18 + 6) = 48 м.

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня R_г. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:

(11)

где ρ – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

l – длина горизонтальной полосы, м;

b – ширина полосы, м;

t – расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы, м;