Изчисляване на заземяващото устройство на програмата за заземяващ контур. Изчисляване на заземяващи устройства

Системата за заземяване гарантира безопасността на обитателите и непрекъснатата работа на електрическите уреди. Заземяването предотвратява токов удар в случай на течове на електричество към непотощи метални елементи, които се появяват при повреда на изолацията. Създаването на система за сигурност е отговорно събитие, следователно, преди да се извърши, е необходимо да се изчисли заземяването.

Естествена земя

Във време, когато списъкът с домакински уреди в дома беше ограничен до един телевизор, хладилник и пералня, заземителните устройства се използваха рядко. Защитата срещу изтичане на ток е възложена на естествени заземяващи проводници, като:

неизолирани метални тръби;
обшивка на водни кладенци;
елементи от метални огради, улични лампи;
оплетка на кабелни мрежи;
стоманени елементи на основи, колони.

Най-добрият вариант за естествено заземяване е стоманен водопровод. Поради голямата си дължина, водопроводните тръби намаляват до минимум съпротивлението на разпространяващия се ток. Ефективността на водопроводните тръби се постига и поради полагането им под нивото на сезонното замръзване и следователно нито топлината, нито студът влияят на техните защитни качества.

Металните елементи на подземните бетонни продукти са подходящи за заземителна система, ако отговарят на следните изисквания:

има достатъчен (съгласно нормите на Правилата за електрическа инсталация) контакт с глина, пясъчна глинеста или мокра пясъчна основа;
по време на изграждането на основата е изведена армировка в две или повече секции;
металните елементи имат заварени съединения;
съпротивлението на армировката отговаря на разпоредбите на PUE;
има електрическа връзка със заземяващата шина.

Забележка! От целия списък на горните естествени заземления се изчисляват само подземни стоманобетонни конструкции.

Ефективността на функционирането на естественото заземяване се установява въз основа на измервания, извършени от упълномощено лице (представител на Енергонадзор). Въз основа на направените измервания специалистът ще даде препоръки относно необходимостта от инсталиране на допълнителна верига към естествения заземителен контур. Ако естествената защита отговаря на изискванията на наредбите, Правилата за електрическа инсталация показват неуместността на допълнителното заземяване.

Изчисления за устройство за изкуствено заземяване

Почти невъзможно е да се направи абсолютно точно изчисление на заземяването. Дори професионалните дизайнери работят с приблизителен брой електроди и разстояния между тях.

Причината за сложността на изчисленията е голям брой външни фактори, всеки от които оказва значително влияние върху системата. Например, не винаги е възможно да се предвиди точното ниво на влажност, действителната плътност на почвата, нейното съпротивление и т.н. Поради непълната сигурност на входните данни, крайното съпротивление на организирания заземяващ контур в крайна сметка се различава от базовата стойност.

Разликата в проектираните и действителните показатели се изравнява чрез инсталиране на допълнителни електроди или чрез увеличаване на дължината на прътите. Независимо от това, предварителните изчисления са важни, тъй като позволяват:

откажете ненужните разходи (или поне ги намалете) за закупуване на материали, за земни работи;
изберете най-подходящата конфигурация на заземителната система;
изберете правилния начин на действие.

За улесняване на изчисленията има разнообразен софтуер. Въпреки това, за да се разбере тяхната работа, са необходими определени познания за принципите и естеството на изчисленията.

Защитни компоненти

Защитното заземяване включва електроди, монтирани в земята и електрически свързани към заземяващата шина.

Системата има следните елементи:

Метални пръти. Една или повече метални пръти насочват разпространяващия се ток в земята. Обикновено като електроди се използват парчета дълъг метал (тръби, ъгли, кръгли метални изделия). В някои случаи се използва листова стомана.
Метален проводник, който комбинира няколко заземителни проводника в една система. Обикновено в това качество се използва хоризонтален проводник под формата на ъгъл, прът или лента. Метална връзка е заварена към краищата на електродите, заровени в земята.
Проводник, който свързва заземяващ електрод, разположен в земята, с шина, която има връзка със защитеното оборудване.

Последните два елемента се наричат еднакво - заземяващият проводник. И двата елемента изпълняват една и съща функция. Разликата се състои във факта, че металната връзка е разположена в земята, а проводникът за свързване на земята към шината е разположен на повърхността. В тази връзка към проводниците се прилагат нееднакви изисквания за устойчивост на корозия.

Принципи и правила за изчисляване

Почвата е един от съставните елементи на заземителната система. Неговите параметри са важни и участват в изчисленията по същия начин като дължината на металните части.

При извършване на изчисления се използват формулите, посочени в Правилата за електрическа инсталация. Използват се променливи данни, събрани от инсталатора на системата, и постоянни параметри (достъпни в таблиците). Постоянните данни включват например устойчивост на почвата.

Определяне на подходящ контур

На първо място, трябва да изберете формата на контура. Дизайнът обикновено се прави под формата на определена геометрична фигура или проста линия. Изборът на конкретна конфигурация зависи от размера и формата на обекта.

Най-лесният начин за изпълнение на линейна верига, тъй като за инсталирането на електроди трябва да изкопаете само една права траншея. Въпреки това, монтираните в линията електроди ще бъдат екранирани, което ще влоши ситуацията с разпространяващия се ток. В тази връзка при изчисляване на линейното заземяване се прилага корекционен коефициент.

Най-често срещаната схема за създаване на защитно заземяване е триъгълната форма на веригата. По върховете на геометричната фигура са монтирани електроди. Металните щифтове трябва да са разположени на достатъчно разстояние един от друг, за да не пречат на разсейването на токовете, вливащи се в тях. Три електрода се считат за достатъчни за подреждане на защитната система на частна къща. За да организирате ефективна защита, също така е необходимо да изберете правилната дължина на прътите.

Изчисляване на параметрите на проводника

Дължината на металните пръти е важна, защото влияе върху ефективността на защитната система. Дължината на металните свързващи елементи също има значение. Освен това консумацията на материал и общата цена за подреждане на заземяването зависят от дължината на металните части.

Съпротивлението на вертикалните електроди се определя от тяхната дължина. Друг параметър - напречните размери - не оказва съществено влияние върху качеството на защитата. Независимо от това, напречното сечение на проводниците се регулира от Правилата за електрическа инсталация, тъй като тази характеристика е важна по отношение на устойчивостта на корозия (електродите трябва да служат от 5 до 10 години).

При други условия има правило: колкото повече метални продукти участват във веригата, толкова по-висока е безопасността на веригата. Работата по организирането на заземяването е доста трудоемка: колкото повече заземяващи проводници, толкова повече земни работи, колкото по-дълги са прътите, толкова по-дълбоко трябва да бъдат изковани.

Какво да изберете: броят на електродите или тяхната дължина - решава организаторът на работата. Има обаче определени правила за това:

Пръчките трябва да бъдат монтирани под хоризонта на сезонното замръзване с поне 50 сантиметра. Това ще премахне сезонните фактори от влияние върху ефективността на системата.
Разстояние между вертикално монтирани заземителни превключватели. Разстоянието се определя от конфигурацията на контура и дължината на прътите. За да изберете правилното разстояние, трябва да използвате съответната референтна таблица.

Нарязаният метал се забива в земята на 2,5 - 3 метра с помощта на чук.Това е доста трудоемка задача, дори ако вземем предвид, че от посочената стойност трябва да се извадят приблизително 70 сантиметра дълбочина на изкопа.

Икономичен разход на материал

Тъй като металната секция не е най-важният параметър, се препоръчва да се закупи материал с най-малка площ на сечение. Трябва обаче да останете в рамките на минималните препоръчителни стойности. Най-икономичните (но способни да издържат на удари с чук) хардуерни опции:

тръби с диаметър 32 мм и дебелина на стената 3 мм;
ъгъл с равен рафт (страна - 50 или 60 милиметра, дебелина - 4 или 5 милиметра);
кръгла стомана (диаметър от 12 до 16 милиметра).

Като метална връзка, стоманена лента с дебелина 4 мм ще бъде най-добрият избор. Като алтернатива, 6 мм стоманен прът ще свърши работа.

Забележка! Хоризонталните пръти са заварени към върховете на електродите. Следователно към изчисленото разстояние между електродите трябва да се добавят още 18 - 23 сантиметра.

Външната заземителна секция може да бъде направена от 4 мм лента (широчина - 12 мм).

Формули за изчисления

Подходяща е универсална формула, с помощта на която се изчислява съпротивлението на вертикален електрод.

При извършване на изчисления не може да се направи без референтни таблици, където са посочени приблизителни стойности. Тези параметри се определят от състава на почвата, нейната средна плътност, способността да задържа вода и климатичната зона.

Задаваме необходимия брой пръти, без да отчитаме съпротивлението на хоризонталния проводник.

Определяме нивото на съпротивление на вертикалния прът въз основа на индекса на съпротивлението на заземителния електрод от хоризонтален тип.

Въз основа на получените резултати придобиваме необходимото количество материал и планираме да започнем работа по създаване на заземителна система.

Заключение

Тъй като най-високата устойчивост на почвата се наблюдава в сухи и мразовити времена, най-добре е да планирате организацията на заземителната система за този период. Средно изграждането на заземяване отнема 1 - 3 работни дни.

Преди да засипете изкопа със земя, трябва да се провери работоспособността на заземителните устройства. Оптималната среда за тестване трябва да е възможно най-суха, с малко влага в почвата. Тъй като зимите не винаги са безснежни, най-лесно е да започнете да изграждате заземителна система през лятото.

Заземяването е необходимо, за да се осигури безопасност в случай на повреда на електрически устройства, изолация на захранващите кабели, късо съединение на проводници. Същността на заземяването е да се намали потенциалът в точката на контакт със заземена електрическа инсталация до максимално допустимите стойности.

Намаляването на потенциала се извършва по два начина:

Нулиране - свързване на корпуса на устройството с нулев проводник, отиващ към подстанцията;
Заземяване - свързване на корпуса към заземяващ контур, разположен в земята извън сградата.

Първият вариант е по-лесен, но в случай на повреда на неутралния проводник, той престава да изпълнява функциите си и това е опасно. Следователно наличието на заземяващ контур е предпоставка за осигуряване на безопасност.

Изчисляването на заземяването включва определяне на съпротивлението на заземяващото устройство, което не трябва да бъде по-голямо от определеното от техническите стандарти.

Заземителен контур

Проектирането на заземяващия контур, видовете използвани материали са ограничени от условията, съдържащи се в документите, например в PUE, правилата за електрически инсталации.

Всички електрически инсталации, без изключение, трябва да бъдат заземени, както в подстанцията, така и в предприятието или у дома.

Най-често срещаният дизайн на заземителния контур е един или повече метални щифтове (заземителни електроди), заровени в земята и свързани помежду си чрез заварена връзка. С помощта на метален проводник заземителният контур е свързан към заземени устройства.

Като заземяващи проводници се използват небоядисани стоманени или медни стоманени материали, чиито размери не трябва да са по-малки от посочените по-долу:

Навита кръгла - диаметър не по-малък от 12 мм;
Ъгъл - най-малко 50х50х4 мм;
Тръби - с диаметър най-малко 25 мм с дебелина на стената най-малко 4 мм.

Колкото по-добра е проводимостта на заземяващите електроди, толкова по-ефективно работи заземяването, следователно най-предпочитаният вариант е използването на медни електроди, но на практика това не се случва поради високата цена на медта.

Стоманата без покритие има висока корозивност, особено на границата на влажна почва и въздух, поради което се определя минималната дебелина на металните стени (4 mm).

Поцинкованият метал издържа добре на корозия, но не и в случай на ток. Дори и най-малкият ток ще предизвика електрохимичен процес, в резултат на което тънък слой цинк ще продължи минимално време.

Съвременните заземителни системи са направени на основата на медно покритие. Тъй като количеството мед за производство е ниско, цената на готовите материали не е много по-висока от стоманата, а експлоатационният живот се увеличава многократно.

Най-често срещаните конструкции на заземяващи контури са триъгълно или редово поставяне на електроди. Разстоянието между съседните електроди трябва да бъде 1,2-2 м, а дълбочината на полагане - 2-3 м. Дълбочината на полагане (дължината на електродите) до голяма степен зависи от характеристиките на почвата. Колкото по-високо е електрическото му съпротивление, толкова по-дълбоко трябва да лежат електродите. Във всеки случай тази дълбочина трябва да надвишава дълбочината на замръзване на почвата, тъй като замръзналата почва има високо омично съпротивление. Същото важи и за територии с ниска влажност.

Там, където има вероятност да протичат високи токове, като например в подстанция или инсталация с голямо оборудване, подходът към избора на дизайна на заземяващия контур и неговото изчисляване е много важен за безопасността.

Фактори на съпротивление на земята

Изчисляването на устройство за защитно заземяване зависи от много условия, сред които могат да се разграничат основните, които се използват при по-нататъшни изчисления:

Съпротивление на земята;
Материал на електрода;
Дълбочина на полагане на електроди;
Разположение на заземяващите електроди един спрямо друг;
Метеорологично време.

Съпротивление на земята

Самата почва, с малки изключения, има ниска електропроводимост. Тази характеристика варира в зависимост от съдържанието на влага, тъй като водата с разтворени в нея соли е добър проводник. По този начин електрическите свойства на почвата зависят от количеството на съдържащата се влага, състава на солта и свойствата на почвата да задържа влага.

Общи типове почви и техните характеристики

Тип на почвата	Съпротивление ρ, Ohm m
Рок	4000
Глина	100
Чернозем	30
Пясък	500
пясъчна глинеста почва	300
варовик	2000
Градинска земя	50
Глина	70

Таблицата показва, че съпротивлението може да се различава с няколко порядъка. В реални условия ситуацията се усложнява от факта, че на различни дълбочини типът на почвата може да бъде различен и без ясно определени граници между слоевете.

Материал на електрода

Тази част от изчисленията е най-простата, тъй като при производството на заземяване се използват само няколко вида материали:

стомана;
медни;
стомана с медно покритие;
Поцинкована стомана.

Чиста мед не се използва поради високата си цена, най-често използваните материали са чиста и поцинкована стомана. Напоследък все по-често се срещат системите за заземяване, които използват стомана, покрита със слой мед. Такива електроди имат най-ниско съпротивление, което има добра стабилност във времето, тъй като медният слой е устойчив на корозия.

Стоманата без покритие има най-лошите характеристики, тъй като слоят от корозия (ръжда) увеличава контактното съпротивление на интерфейса електрод-земя.

Дълбочина на отметката

Линейният размер на границата на контакт между електрода и почвата и размерът на земния слой, който участва в токовия поток, зависят от дълбочината на полагане на електродите. Колкото по-голям е този слой, толкова по-ниска е стойността на съпротивлението му.

На бележка.Освен това, когато инсталирате електроди, трябва да се има предвид, че колкото по-дълбоко са разположени, толкова по-близо ще бъдат до водоносния хоризонт.

Местоположение на електродите

Тази характеристика е най-малко очевидна и трудна за разбиране. Трябва да сте наясно, че всеки заземяващ електрод има някакъв ефект върху съседните и колкото по-близо са те, толкова по-малко ефективни ще бъдат. Точната обосновка на ефекта е доста сложна, просто трябва да се вземе предвид при изчисленията и конструкцията.

По-лесно е да се обясни зависимостта на ефективността от броя на електродите. Тук можете да направите аналогия с резистори, свързани паралелно. Колкото повече от тях, толкова по-малко е общото съпротивление.

Метеорологично време

Заземителното устройство има най-добри параметри при висока влажност на почвата. При сухо и мразовито време устойчивостта на почвата рязко нараства и при достигане на определени условия (пълно изсъхване или замръзване) придобива максимална стойност.

Забележка!За да се сведе до минимум влиянието на метеорологичните условия, дълбочината на полагане на електродите трябва да бъде под максималната дълбочина на замръзване през зимата или да достига до водоносния хоризонт, за да се предотврати изсъхване.

Важно!Следните изчисления трябва да се направят за най-лошите условия, тъй като във всички останали случаи съпротивлението на земята ще намалее.

Метод на изчисление

Основният изчислителен параметър е необходимата стойност на съпротивлението на земята, която се регулира от регулаторните документи, в зависимост от величината на захранващото напрежение, вида на електрическите инсталации и условията за тяхното използване.

Строго изчисление на защитното заземяване, което дава броя и дължината на електродите, не съществува, така че се основава на някои приближения и толеранси.

Като начало се взема предвид видът на почвата и се определя приблизителната дължина на заземяващите електроди, техният материал и количество. След това се извършва изчислението, чийто ред е както следва:

Определя се съпротивлението на разпространение на тока за един електрод;
Броят на вертикалните заземяващи проводници се изчислява, като се вземе предвид тяхното относително положение.

Единично заземяване

Текущото съпротивление на разпространение се изчислява по формулата:

В този израз:

ρ е специфично еквивалентно съпротивление на почвата;

l е дължината на електрода;

d е диаметърът;

t е разстоянието от земната повърхност до центъра на електрода.

Когато използват ъгъл вместо тръба или валцувани продукти, те приемат:

d = b 0,95, където b е ширината на ъгловия рафт.

Еквивалентна устойчивост на многослойна почва:

ρ1 и ρ2 са специфичните съпротивления на почвените слоеве;
H е дебелината на горния слой;
Ψ е сезонният фактор.

Сезонният коефициент зависи от климатичната зона. То също се изменя в зависимост от броя на използваните електроди. Индикативните стойности на сезонния фактор варират от 1,0 до 1,5.

Брой електроди

Необходимият брой електроди се определя от израза:

n \u003d Rz / (K R), където:

Rz - допустимо максимално съпротивление на заземяващото устройство;
K е коефициентът на използване.

Коефициентът на използване е по избор. в съответствие с избрания брой заземяващи електроди, тяхното относително положение и разстояние между тях.

Редово разположение на електродите

	количество електроди	Коефициент
1	4 6 10	0,66-0,72 0,58-0,65 0,52-0,58
2	4 6 10	0,76-0,8 0,71-0,75 0,66-0,71
3	4 6 10	0,84-0,86 0,78-0,82 0,74-0,78

поставяне на контураелектроди

Съотношението на разстоянието между електродите към тяхната дължина	количество електроди	Коефициент
1	4 6 10	0,84-0,87 0,76-0,80 0,67-0,72
2	4 6 10	0,90-0,92 0,85-0,88 0,79-0,83
3	4 6 10	0,93-0,95 0,90-0,92 0,85-0,88

Изчисляването на заземяващия контур не винаги дава необходимата стойност, следователно може да се наложи да се направи няколко пъти, като се променят броят и геометричните размери на заземяващите електроди.

Измерване на земята

За измерване на съпротивлението на земята се използват специални измервателни уреди. Организациите със съответното разрешение имат право да измерват заземяването. Обикновено това са енергийни организации и лаборатории. Измерените параметри се въвеждат в протокола за измерване и се съхраняват в предприятието (в цеха, в подстанцията).

Изчисляването на съпротивлението на земята е сложна задача, при която трябва да се вземат предвид много условия, така че е по-рационално да се прибегне до помощта на организации, специализирани в тази област. За да разрешите проблема, можете да направите изчисления на онлайн калкулатор, пример за който може да бъде намерен в Интернет в публичното пространство. Самата програма за калкулатор ще ви каже какви данни трябва да се вземат предвид при изчисленията.

Видео

Изчисляването на заземителните устройства се свежда главно до изчисляването на самия заземяващ проводник, тъй като заземяващите проводници в повечето случаи се приемат според условията на механична якост и устойчивост на корозия според PTE и PUE. Единствените изключения са инсталациите с външно заземително устройство. В тези случаи последователно свързаните съпротивления на свързващата линия и заземителния проводник се изчисляват така, че общото им съпротивление да не надвишава допустимото.

Трябва да се подчертаят въпросите за изчисляване на заземяващи устройства за полярните и североизточните райони на страната ни. Те се характеризират с вечно замръзнали почви, които имат специфичното съпротивление на повърхностните слоеве с един или два порядъка по-високо, отколкото при нормални условия в централната зона на СССР.

Изчисляването на съпротивлението на заземителите в други региони на СССР се извършва в следния ред:

1. Установява се допустимото съпротивление на заземяващото устройство r zm, изисквано съгласно PUE. Ако заземяващото устройство е общо за няколко електрически инсталации, тогава изчисленото съпротивление на заземяващото устройство е най-малкото от необходимите.

2. Необходимото съпротивление на изкуствен заземителен електрод се определя, като се вземе предвид използването на естествени заземителни електроди, свързани паралелно, от изразите

(8-14)

където r zm е допустимото съпротивление на заземяващото устройство съгласно точка 1, R и е съпротивлението на изкуствения заземяващ електрод; R e-съпротивление на естествен заземяващ електрод. Изчисленото съпротивление на почвата се определя, като се вземат предвид коефициентите на умножение, които отчитат изсушаването на почвата през лятото и замръзването през зимата.

При липса на точни данни за почвата можете да използвате таблицата. 8-1, който показва средните данни за устойчивост на почвата, препоръчани за предварителни изчисления.

Таблица 8-1

Средно съпротивление на почви и води, препоръчани за предварителни изчисления

Забележка. Специфичните устойчивости на почвата се определят при съдържание на влага 10-20% от теглото на почвата

Измерването на съпротивлението за получаване на по-надеждни резултати се извършва през топлия сезон (май - октомври) в централната зона на СССР. Към измерената стойност на съпротивлението на почвата, в зависимост от състоянието на почвата и количеството на валежите, се въвеждат корекционни коефициенти k, като се отчита промяната поради изсъхване и замръзване на почвата, т.е. P calc = P k

4. Определя се съпротивлението на разпръскване на един вертикален електрод R v.o. таблични формули. 8-3. Тези формули са дадени за прътови електроди, изработени от кръгла стомана или тръби.

Когато се използват вертикални електроди, изработени от ъглова стомана, еквивалентният диаметър на ъгъла се замества във формулата вместо диаметъра на тръбата, изчислен по израза

(8-15)

където b е ширината на страните на ъгъла.

5. Приблизителният брой на вертикалните заземяващи проводници се определя с предварително приет коефициент на използване

(8-16)

където R v.o. е съпротивлението на разпространение на един вертикален електрод, както е определено в точка 4; R и - необходимото съпротивление на изкуствения заземяващ електрод; K и, in, zm - коефициентът на използване на вертикалните заземяващи електроди.

Таблица 8-2

Стойността на умножителния коефициент k за различни климатични зони

Коефициентите на използване на вертикалните заземяващи проводници са дадени в табл. 8-4 при подреждането им в ред и в таблица. 8-5 при поставянето им по контура

6. Съпротивлението на разпръскване на хоризонталните електроди Rg се определя по формулите в табл. 8-3. Коефициентите за използване на хоризонтални електроди за предварително приет брой вертикални електроди са взети от табл. 8-6 с разположението на вертикалните електроди в един ред и съгласно табл. 8-7 с разположението на вертикални електроди по контура.

7. Посочено е необходимото съпротивление на вертикалните електроди, като се вземе предвид проводимостта на хоризонталните свързващи електроди от изразите

(8-17)

където R g - устойчивост на разпръскване на хоризонтални електроди, определено в параграф 6; R и - необходимото съпротивление на изкуствения заземяващ електрод.

Таблица 8-3

Формули за определяне на устойчивостта на разпръскване на тока на различни заземяващи електроди

Таблица 8-4

Коефициенти на използване на вертикални заземяващи проводници, K и in, gm, поставени в редица, без да се отчита влиянието на хоризонталните комуникационни електроди

Таблица 8-5

Коефициенти на използване на вертикални заземяващи проводници, K и, in, zm, разположени по контура, без да се отчита влиянието на хоризонталните свързващи електроди

Таблица 8-6

Коефициенти на използване K и, g, zm на хоризонтални свързващи електроди, в ред вертикални електроди

Таблица 8-7

Коефициенти на използване K и g, gm на вертикални свързващи електроди във верига от вертикални електроди

8. Уточнява се броят на вертикалните електроди, като се вземат предвид коефициентите на използване съгласно табл. 8-4 и 8-5:

Броят на вертикалните електроди накрая се взема от условията за поставяне.

9. За инсталации над 1000 V с високи токове на земно съединение, топлинното съпротивление на свързващите проводници се проверява по формула (8-11).

Пример 1. Необходимо е да се изчисли контурната заземителна електродна система на подстанция 110/10 kV със следните данни: максималният ток през заземяването по време на земни повреди от страната 110 kV е 3,2 kA, максималният ток през заземяването по време на земни повреди на 10 kV страна е 42 A; почва на мястото на изграждането на трафопоста - глинеста почва; климатична зона 2; допълнително се използва система от кабели - опори със съпротивление на заземяване 1,2 ома като заземяване.

Решение 1. За страната 110 kV е необходимо съпротивление на земята от 0,5 Ohm. За страната 10 kV, съгласно формулата (8-12), имаме:

където номиналното напрежение на заземителното устройство U calc се приема за 125 V, тъй като заземителното устройство се използва и за инсталации на подстанции с напрежение до 1000 V.

По този начин съпротивлението rzm = 0,5 Ohm се приема за изчислено.

2. Съпротивлението на изкуствения заземяващ електрод се изчислява, като се вземе предвид използването на поддържащата кабелна система

Таблица 8-1 е 1000 ома. .8 m

Приблизителни специфични съпротивления: за хоризонтални електроди R изчислено g = 4,5x100 = 450 Ohm m; за вертикални електроди изчислен.v = 1,8x100 = 180 Ohm m.

4. Определя се съпротивлението на разпръскване на един вертикален електрод - ъгъл No 50 с дължина 2,5 m при потапяне под нивото на земята с 0,7 m по формулата от табл. 8-3:

където d= d y, ed= 0,95; b = 0,95x0,95 = 0,0475 m; t = 0,7 + 2,5 / 2 = 1,95 m;

5. Приблизителният брой на вертикалните заземяващи проводници се определя с предварително приет коефициент на използване K и, in, gm = 0,6:

6. Определя се съпротивлението на разпръскване на хоризонтални електроди (ленти 40x4 mm 2), заварени към горните краища на ъглите. Коефициентът на използване на свързващата лента във веригата K и, g, gm с броя на ъглите около 100 и съотношението a / l \u003d 2 съгласно таблицата. 8-7 е равно на 0,24. Устойчивост на разпръскване на лентата по периметъра на контура (l = 500 m) по формулата от табл. 8-3 е равно на:

7. Подобрено съпротивление на вертикалните електроди

8. Определеният брой вертикални електроди се определя с коефициент на използване K и g, zm = 0,52, взет от табл. 8-5 с n = 100 и a/l = 2:

116 корнера накрая са приети.

В допълнение към контура на територията е подредена решетка от надлъжни ленти, разположени на разстояние 0,8-1 m от оборудването, с напречни връзки на всеки 6 m. Тези неотчетени хоризонтални електроди намаляват общото съпротивление на заземяването, тяхната проводимост отива до границата на безопасност.

9. Проверява се термичната стабилност на лентата 40 × 4 mm 2.

Минималното сечение на лентата от условията на термична стабилност при късо съединение. към земята във формулата (8-11) с намалено време на протичане на тока късо съединение. tp \u003d 1.1 е равно на:

Така лентата 40 × 4 mm 2 удовлетворява условието за термична стабилност.

Пример 2. Необходимо е да се изчисли заземяването на подстанция с два трансформатора 6 / 0,4 kV с мощност 400 kVA със следните данни: най-голям ток през заземяване при земно съединение от страната на 6 kV 18 A; почва на строителната площадка - глина; климатична зона 3; допълнително се използва водопровод със съпротивление на разпространение 9 ома като заземяване.

Решение. Предвижда се изграждане на заземителна електродна система от външната страна на сградата, към която е в непосредствена близост до трафопоста, с разполагане на вертикални електроди в един ред с дължина 20 m; материал - кръгла стомана с диаметър 20 мм, метод на потапяне - завинтване; горните краища на вертикалните пръти, потопени на дълбочина 0,7 m, са заварени към хоризонтален електрод, изработен от същата стомана.

1. Страната 6 kV изисква земно съпротивление, определено по формула (8-12):

където номиналното напрежение на заземяващото устройство се приема за 125 V, тъй като заземителното устройство е общо за страните от 6 и 0,4 kV.

Според PUE съпротивлението на заземяването не трябва да надвишава 4 ома. По този начин изчисленото съпротивление на земята е rgm = 4 Ohm.

2. Съпротивлението на изкуствен заземяващ електрод се изчислява, като се вземе предвид използването на водопровод като паралелен клон на земята

3. Заземено съпротивление, препоръчано за изчисления на мястото на заземяване (глина) съгласно табл. 8-1 е 70 Ohm*m. Нарастващи коефициенти k за 3-та климатична зона съгласно табл. 8-2 се приемат равни на 2,2 за хоризонтални електроди с дълбочина на полагане 0,7 m и 1,5 за вертикални електроди с дължина 2–3 m с дълбочина на полагане на горния им край 0,5–0,8 m.

Изчислена специфична устойчивост на почвата:

за хоризонтални електроди P calc.g = 2,2 × 70 = 154 Ohm * m;

за вертикални електроди P изчислен.v = 1,5x70 = 105 Ohm * m.

4. Съпротивлението на разпръскване на един прът с диаметър 20 mm, дължина 2 m се определя при потапяне под нивото на земята с 0,7 m по формулата от табл. 8-3:

5. Приблизителният брой на вертикалните заземяващи проводници се определя с предварително приет коефициент на използване K и. zm = 0,9

6. Определя се устойчивостта на разпръскване на хоризонтален електрод от кръгла стомана с диаметър 20 mm, заварен към горните краища на вертикалните пръти.

Коефициентът на използване на хоризонтален електрод в редица пръчки с техния брой около 6 и съотношението на разстоянието между прътите към дължината на прътите a/l = 20/5x2 = 2 в съответствие с табл. 8-6 се приема за 0,85.

Съпротивлението на разпръскване на хоризонтален електрод се определя по формулата от табл. 8-3 и 8-8:

Таблица 8-8

Коефициенти за увеличаване на съпротивлението по отношение на измереното съпротивление на почвата (или съпротивление на земята) за средната ивица на СССР

Забележки: 1) се отнася за 1, ако измерената стойност Р (Rх) съответства приблизително на минималната стойност (почвата е влажна - времето за измерване е предшествано от голямо количество валежи);

2) k2 се прилага, ако измерената стойност P (Rx) съответства приблизително на средната стойност (почва със средна влажност - времето на измерване е предшествано от малко количество валежи);

3) k3 се прилага, ако измерената стойност Р (Rх) съответства приблизително на най-високата стойност (суха почва - времето на измерванията е предшествано от незначително количество валежи).

7. Подобрена устойчивост на разпръскване на вертикалните електроди

8. Определеният брой вертикални електроди се определя при коефициент на използване K и. г. zm = 0,83, взето от таблицата. 8-4 при n = 5 и a/l= 20/2x4 = 2,5 (n = 5 вместо 6 се взема от условието за намаляване на броя на вертикалните електроди при отчитане на проводимостта на хоризонталния електрод)

Накрая се приемат четири вертикални пръта, като съпротивлението на разпръскване е малко по-малко от изчисленото.

Извлечение от Наръчника за промишлено захранване

под общата редакция на A. A. Fedorov и G. V. Serbinovsky

Защитна верига, създадена около всеки обект, който се захранва с електричество, ще гарантира, че високо напрежение тече в земята през специално инсталирани електроди. Такива дизайни предпазват скъпото оборудване от късо съединение и изгаряне поради скокове на тока. Монтажът на конструкцията трябва да се извърши в съответствие с резултатите от изчисленията на нивото на електрическа проводимост на проводниците.

Цел на изчислението

Преди да инсталирате в жилищно или друго съоръжение, е необходимо, неговите стандартни размери. Този дизайн се състои от:

елементи, монтирани вертикално към земята;
проводник;
ленти, свързващи контура в хоризонталната равнина.

Електродите са вкопани и свързани един с друг с помощта на хоризонтален заземяващ електрод. След това създадената защитна система се свързва към електрическото табло.

Такива изкуствени конструкции се използват в електрически мрежи с различни индикатори за напрежение:

променлива от 380 V;
константа от 440 V;

в опасни производствени съоръжения.

Защитни системи са инсталирани на различни места на оборудването. В зависимост от мястото на монтаж те са дистанционни или контурни. При отворени конструкции елементите са свързани директно към заземяващия елемент. При контурните устройства разположението е по външния периметър или вътре в устройството. За всеки тип защитни инсталации е необходимо да се извърши изчисление, за да се установи стойността на съпротивлението на вертикалните заземителни проводници, необходимия брой пръти и дължината на лентите за тяхното свързване.

В допълнение към специалните устройства могат да се използват естествени системи:

комуникации от метални тръби;
метални конструкции;
подстанции;
опори;
метална кабелна обвивка;
корпус.

Изчисленията на проводимостта са направени за изкуствени конструкции. Разположението им на мястото на използване на електроцентралите осигурява отвеждане на електрически ток към земята, предпазвайки хората и оборудването от мащабни разряди в резултат на токов удар. Колкото по-ниска е електрическата проводимост, толкова по-ниско е нивото на електрическия ток, излизащ през защитната конструкция.

Изчисление стъпка по стъпка на заземяващия контур

Изчисленията трябва да се извършват, като се вземе предвид броят на елементите, разстоянието им един от друг, текущата проводимост на почвата и дълбочината на копаене във вертикалния заземяващ електрод. Използвайки тези параметри, ще бъде възможно да се извърши точно изчисление на защитното заземяване.

Първо, трябва да определите вида на почвата от таблицата. След това изберете подходящите материали за конструкцията. След това изчисленията се извършват с помощта на специални формули, които определят броя на всички елементи, както и способността им да провеждат електричество.

Въз основа на получените резултати се извършва монтаж на цялата система, след което се извършват контролни измервания за нейната токова проводимост.

Първоначални данни

При изчисляване на стойността на силата трябва да се изчисли съотношението на техния брой, дължината на свързващите ленти и разстоянието, на което се извършва копаене.

Освен това ще е необходимо да се вземе предвид специфичната устойчивост на почвата, която се определя от нивото на нейното съдържание на влага. За да се постигне стабилна стойност, е необходимо електродите да се заровят в почвата на дълбочина най-малко 0,7 метра. Също така е важно да не се отклонявате от размера на самото защитно устройство, установено от GOST.При извършване на изчислението е необходимо да се използват готови таблици с вече налични показатели за използваните материали и електрическата проводимост на някои видове почви.

Таблица с показатели за електропроводимост на различни почви

Необходимата дълбочина, до която вертикалният електрод е заровен в земята, се изчислява по формулата:

При инсталиране на защитна конструкция е необходимо да се гарантира, че металните пръти са напълно включени в горния слой на земята и частично в долните му нива. По време на изчисленията ще е необходимо да се използват средните коефициенти на нивото на електропроводимост на почвата през различните сезони в определени климатични зони, представени в тази таблица:

Устойчивост на почвата в различни климатични зони

За да определите точно броя на вертикалните елементи в сглобената конструкция, без да отчитате индикаторите за тесни ленти, които ги свързват, трябва да използвате формулата:

В него Rн, обозначаващ силата на тока, разпространяващ се върху почвата от определен тип, коефициентът на съпротивление за който е взет от таблицата.

За да се изчислят физическите параметри на материала, трябва да се вземат предвид размерите на използваните елементи на системата:

за ленти 12x4 - 48 mm2;
в ъглите 4x4 мм;
за стоманен кръг - 10 mm2;
за тръби, чиито стени са с дебелина 3,5 мм.

Пример за изчисление на заземяването

Необходимо е да се изчисли проводимостта на използваните проводници, като се вземат предвид характеристиките на почвата, за всеки електрод поотделно по формулата:

при което:

Ψ е климатичният коефициент, взет от справочната литература;
ρ1, ρ2 - стойността на проводимостта на горния и долния слой на земята;
H е дебелината на горния слой на почвата;
t е дълбочината на вертикалния елемент в изкопа.

Пръчките за такива конструкции се заравят на ниво най-малко 0,7 метра, в съответствие с действащите разпоредби.

Какво трябва да имаме в края на изчислението

След извършване на изчисления по използваните формули е възможно да се получи точното съпротивление на устройство за изкуствено заземяване. Често е невъзможно измерването на тези показатели в естествени системи поради невъзможността да се получат точните размери на заровени комуникации, коловози, кабели или вече монтирани метални конструкции.

След приключване на изчисленията е възможно да се получи точният брой пръти и ленти за контура, което ще помогне за създаването на надеждна система за защита на използваното оборудване и целия обект като цяло. Изчисленията също ще помогнат да се установи точната дължина на лентите, свързващи прътите. Основният резултат от всички изчисления ще бъде получаването на крайната стойност на свойствата на проводниците, използвани в създадената верига, която определя силата на електрическия ток, преминаващ през тях. Това е най-важният PES стандарт, който има определени стойности за мрежи с различни индикатори за напрежение.

Допустими стойности на съпротивлението на земята, съгласно нормативната уредба

Съществуват единни нормативни стойности, според които съпротивлението на разпространение на тока за електрическа мрежа с определена стойност на напрежението не трябва да надвишава установените стандарти GOST. В мрежи с напрежение 220 V, то не трябва да надвишава 8 ома. При напрежение 380 V стойността му не трябва да надвишава 4 ома.

За да изчислите индикаторите на цялата верига, можете да използвате формулата R \u003d R0 / ηv * N, в която:

R0 е нивото на проводимост за един електрод;
R - индикация за нивото на препятствие за преминаването на ток за цялата система;
ηv - коефициент на използване на защитното устройство;
N е броят на електродите в цялата верига.

Необходим материал за контурното устройство

Можете да сглобите веригата от метален материал:

ъгъл,
ивици със специфични размери.

След това трябва да бъде проверен от експерт от независима измервателна лаборатория. Сградната армировка може да се използва като естествен контур, ако присъства в носещите конструкции на сградата. PES съдържа специален списък от структури, които могат да се използват като естествен контур при създаване на защитни системи.

За да се провери работата на цялата конструкция, е необходимо да се провери общата стойност и съпротивлението на вертикалните заземителни проводници и цялата система със специални устройства. Тази работа трябва да бъде поверена на независими експерти от електрическата лаборатория. За да може конструкцията надеждно да защити целия обект, измерванията трябва да се правят редовно, като се проверява тяхната стойност спрямо установените стандарти.

) за единичен дълбок заземителен електрод на базата на модулно заземяванее направено като изчисление на конвенционален вертикален заземяващ електрод, изработен от метален прът с диаметър 14,2 мм.

Формулата за изчисляване на съпротивлението на заземяване на единичен вертикален заземяващ електрод:

където:
ρ - съпротивление на почвата (Ohm*m)
L - дължина на заземителния електрод (m)
d - диаметър на заземителния електрод (m)
T - проникване на заземителния електрод (разстояние от земната повърхност до средата на заземяващия електрод)(м)
π - математическа константа Pi (3,141592)
ln - естествен логаритъм

За електролитно заземяване ZANDZ формулата за изчисляване на съпротивлението на заземяване е опростена до формата:

- за комплект ZZ-100-102

Тук не се взема предвид приносът на свързващия заземяващ проводник.

Разстояние между заземяващите електроди

При многоелектродна конфигурация на заземяващия електрод, друг фактор започва да влияе върху крайното съпротивление на земята - разстоянието между заземяващите електроди. Във формулите за изчисляване на заземяването този фактор се описва със стойността "коефициент на използване".

За модулно и електролитно заземяване този коефициент може да се пренебрегне (т.е. стойността му е 1) при спазване на определено разстояние между заземяващите електроди:

не по-малко от дълбочината на потапяне на електрода - за модулни
не по-малко от 7 метра - за електролитни

Свързване на електроди към заземяващия електрод

За свързване на заземяващите електроди един към друг и към обекта, като заземяващ проводник се използва меден прът или стоманена лента.

Често се избира напречното сечение на проводника - 50 mm² за мед и 150 mm² за стомана. Обичайно е да се използва конвенционална стоманена лента 5 * 30 мм.

За частна къща без гръмоотводи е достатъчна медна тел с напречно сечение 16-25 mm².

Повече информация за полагането на заземителния проводник можете да намерите на отделна страница "Монтаж на заземяване".

Услуга за изчисляване на вероятността от удар на мълния в обект

Ако освен заземителното устройство трябва да инсталирате и външна мълниезащитна система, можете да използвате уникалните, защитени гръмоотводи. Услугата е разработена от екипа на ZANDZ съвместно с Енергийния институт на името на G.M. Krzhizhanovsky (JSC ENIN)

Този инструмент позволява не само да се провери надеждността на системата за мълниезащита, но и да се извърши най-рационалното и правилно проектиране на мълниезащита, осигурявайки:

по-ниски разходи за строително-монтажни работи, намаляване на ненужния запас и използване на по-малко високи, по-евтини за монтаж, гръмоотводи;
по-малко удари на мълния в системата, намаляване на вторичните негативни последици, което е особено важно при съоръжения с много електронни устройства (броят на ударите на мълния намалява с намаляване на височината на гръмоотводите).

вероятността за пробив на мълния в обектите на системата (надеждността на защитната система се определя като 1 минус стойността на вероятността);
броят на ударите на мълния в системата на година;
броят на пробивите на мълнии, заобикаляща защита, на година.

Разполагайки с такава информация, проектантът може да сравни изискванията на клиента и нормативната документация с получената надеждност и да предприеме мерки за промяна на проекта на мълниезащита.

За да започнете изчислението,.

Ние също препоръчваме

Зареждане...

У дома > машиностроене