5.3Расчет сопротивления комбинированного заземлителя

Заземление производится с целью обезопасить место работы и предотвратить получение рабочим электротравм.

Общее сопротивление заземляющего устройства состоит из суммы сопротивления растеканию тока с заземлителей на землю и сопротивления заземляющих проводников.

Для обеспечения безопасности величина сопротивления заземляющих устройств должна быть по возможности меньшей и не превышать установленных норм предусмотренных в ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81.[13]

Величина допустимого сопротивления определяестя по ГОСТ 12.1.030-81, оно не должно превышать 10 Ом.

При конструировании комбинированного заземлителя принять, что он будет выполнен в виде нескольких вертикальных труб, установленных в ряд, и соединенных между собой в верхней части полосой связи. При этом полоса связи заглубляется в землю на определенную глубину, которая принимается самостоятельно и может быть в диапазоне от 0,5 м до 0,8 м.

1) Расчетное удельное сопротивление определяем по формуле:

=₀ ×К_П (1)

где ₀ – удельное сопротивление грунта, выбранного по таблице 13;

₀=200Ом/м, грунт – чернозем .

Таблица 13 – Удельное сопротивление грунта ₀ на участке заложения комбинированного заземлителя

Грунт	Удельное сопротивление в Ом/м
	При влажности 10-20 % по весу	Пределы изменения
Песок	700	410^2 - 1010^2
Супесь	300	1,510^2 - 410^2
Суглинок	100	0,410^2 - 1,510^2
Глина	40	0,0810^2 - 0,710^2
Чернозем	200	0,09610^2 - 5,810^2

К_П – повышающий коэффициент К_П, который определяется по таблице 14. Кп=1,2 для климатической зоны IV.

=200 ×1,2=240 Ом/м

Таблица 14 – Повышающий коэффициент К_П

Тип заземлителя	Значения повышающего коэффициента КП для климатических зон
	I	II	III	IV
Комбинированные (вертикальные электроды длиной 0,8-1,5 м с шириной полосы 0,4-0,8 м)	1,8-2	1,6-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4

2) Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя определяется по следующей зависимости:

R_ТР=0,366ρ:l×(lg(2l:d)+1/2lg(4h+l)/(4h-l)) (2)

где  - расчетное удельное сопротивление грунта;

l - длина вертикального заземлителя;

d - диаметр вертикального заземлителя;

h - заглубление полосы связи (принять самостоятельно в переделах от

0,8 до 1 м).

l=1м; d=0,4м; h=0,8м;

R_ТР=0,366∙240:1×(lg(2∙1:0,4)+1/2lg(4∙0,8+1)/(4∙0,8-1))=145Ом

3) Определяется сопротивление очага заземлителей (ориентировочное сопротивление всех вертикальных заземлителей) по следующей зависимости:

R'=K₀ ×R_g (3)

где R_g - допустимое значение сопротивления заземляющих устройств по ГОСТ 12.1.030-81 (принимается 10 Ом).

К₀ - коэффициент повышения сопротивления очага заземлителей (принимается от 2 до 3); K₀=2

R^’=2∙10=20Ом

4) Затем определяется ориентировочное количество вертикальных заземлителей n по следующей зависимости:

n=R_ТР:R' (4)

По вычисленному результату принимается целое число вертикальных заземлителей.

n=145:20≈7

5) Определяется истинное значение сопротивление очага заземлителей по формуле 14:

R₀=R_ТР:n×η₁ (5)

η₁ – коэффициент экранирования между вертикальными заземлителями, определяется по таблице 15.

η₁=0,56

R₀=145:7∙0,56=11,6 Ом

Таблица 15 – Коэффициент экранирования между вертикальными заземлителями

Количество электродов, n	Значение коэффициента использования при отношении расстояния между электродами к их длине
	а/l=1	а/l=2	а/l=3
При размещении электродов в ряд
2	0,84-0,87	0,90-0,92	0,93-0,95
3	0,76-0,80	0,85-0,88	0,90-0,92
5	0,67-0,72	0,79-0,83	0,85-0,88
10	0,56-0,62	0,72-0,77	0,79-0,83
15	0,51-0,56	0,66-0,73	0,75-0,80
20	0,47-0,50	0,65-0,70	0,74-0,79

6) Определяется длина полосы связи l_П:

l_П = а (n-1) (6)

где а – расстояние между вертикальными заземлителями;

а=0,6м

l_П=0,6∙(7-1)=1,6

7) Определяется сопротивление полосы связи R_П по формуле 16:

R_П=0,366ρ/l_П×lg(2l_П²/b×η₁) (7)

где ρ - расчетное удельное сопротивление грунта;

l_П – длина полосы связи;

b – ширина полосы (принимается от 40 до 80 мм);

b=0,04м

η₁ – коэффициент экранирования между вертикальными заземлителями.

R_П=0,366∙240/3,6×2,81=68,56 Ом

8) Сопротивление комбинированного заземлителя определяется:

Rз=R₀×R_П : (R₀+R_П) ×η₂ (8)

где R₀ – сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя;

R_П - сопротивление полосы связи;

₂ – коэффициент экранирования полосы связи с вертикальными заземлителями, определяется по таблице 1.

Таблица 16 – Коэффициент экранирования полосы связи с вертикальными заземлителями

₂=0,67

а/l	Значение коэффициента использования при числе труб
	4	6	8	10	20	30	50	70
При размещении электродов в ряд
1	0,77	0,72	0,67	0,62	0,42	0,31	0,21	0,19
2	0,89	0,84	0,79	0,75	0,56	0,46	0,36	0,32
3	0,92	0,88	0,85	0,82	0,68	0,58	0,49	0,42

Rз=11,6×68,56 : (11,6+68,56) ×0,67 =6,67 Ом

Рассчитанное сопротивление R_З < 10 Ом поэтому увеличение числа вертикальных заземлителей не требуется.