2.2.9. Расчет искусственного заземления

Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений. В качестве искусственных заземлителей применяют: для вертикального погружения в землю – стальные стержни диаметром 12 – 16 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм и стальные трубы (некондиционные) с толщиной стенки не менее 3,5 мм; для горизонтальной укладки – стальные полосы толщиной стенки не менее 4 мм или круглую сталь диаметром 6 мм.

Заземляющие проводники служат для присоединения частей электроустановки с заземлителем. Помимо обычных проводов соответствующего сечения, заземляющими проводниками могут служить металлические конструкции зданий и сооружений: колонны, фермы, каркасы РУ.

Расчет сопротивления заземлителя проводится в следующем порядке:

1) устанавливается необходимое по ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства r_З. Если заземляющее устройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьшее из требуемых;

2) определяется необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей, включенных параллельно, из выражения:

(2.140)

или

, (2.141)

где r_З – допустимое сопротивление заземляющего устройства; Ru – сопротивление искусственного заземлителя; Re – сопротивление естественного заземлителя;

3) определяется расчетное удельное сопротивление грунта ρ_расч с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание зимой;

При отсутствии точных данных о грунте можно воспользоваться табл. П14, где приведены средние данные по сопротивлениям грунтов, рекомендуемые для предварительных расчетов.

Повышающие коэффициенты к для различных климатических зон приведены в табл. П15 для горизонтальных и вертикальных электродов;

4) определяется сопротивление растеканию одного вертикального электрода Rво по формулам из табл. П16. Эти формулы даны для стержневых электродов из круглой стали или труб. При применении вертикальных электродов из угловой стали в формулу вместо диаметра трубы подставляется эквивалентный диаметр уголка, вычисленный по выражению

d = d_У.Э = 0,95·b, (2.142)

где b – ширина сторон уголка;

5) Определяется примерное число вертикальных заземлителей n при предварительно принятом коэффициенте использования η_В:

, (2.143)

где Rво – сопротивление растеканию одного вертикального электрода, определенное в п.4; R_и – необходимое сопротивление искусственного заземлителя.

Коэффициенты использования вертикальных заземлителей даны в табл. П17 при расположении их в ряд и в табл. П18 при размещении их по контуру.

6) определяется сопротивление растеканию горизонтальных электродов R_г по формулам из табл. П16. Коэффициенты использования горизонтальных электродов для предварительно принятого числа вертикальных электродов принимаются по табл. П19 при расположении вертикальных электродов в ряд и по табл. П20 при расположении вертикальных электродов по контуру;

7) уточняется необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов:

(2.144)

или

, (2.145)

где R_г – сопротивление растеканию горизонтальных электродов, определенное в п.6; R_и – необходимое сопротивление искусственного заземлителя;

8) уточняется число вертикальных электродов с учетом коэффициентов использования по табл. П17 и П19 и формуле

. (2.147)

Окончательно принимается число вертикальных электродов из условий размещения.

9) для установок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю проверяется термическая устойчивость соединительных проводников по формуле

(2.148)

где I_p – расчетный ток через проводник, А; t_П – приведенное время прохождения тока КЗ на землю, с; К_т – температурный коэффициент, учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева проводника; для стали К_т = 74; для алюминия К_т = 112 (для проводников, выполненных кабелем, значения К_т приведены в табл. П21).

В жилых и общественных зданиях рекомендуется применять устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания не более 30 мА и временем срабатывания до 100 мс.

Рекомендуется устанавливать УЗО на вводе в квартиру. При этом номинальный ток УЗО должен быть рассчитан на нагрузку квартиры.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для студентов учреждений сред. проф. образования. – М.: Изд-во «Академия», 2004. – 320 с.: ил.

2. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий: учеб. для студ. сред. проф. Образования – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 368с.

3. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М.: Высш. шк., 1990.

4. Мукасеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1973. – 584 с.

5. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат. 1998.

6. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат. 1990. – 576 с. – (Электроустановки промышленных предприятий / Под общ. ред. Ю.Н. Тищенко и др.).

7. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. В 2т. Т1. Электроснабжение / Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат. 1986.

8. Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976. – 384 с.

9. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учеб. пособ. для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987.