Proračun uređaja za uzemljenje programa petlje uzemljenja. Proračun uređaja za uzemljenje

Sustav uzemljenja osigurava sigurnost stanovnika i nesmetan rad električnih uređaja. Uzemljenje sprječava strujni udar u slučaju curenja struje na metalne elemente koji ne nose struju do kojih dolazi prilikom oštećenja izolacije. Stvaranje sigurnosnog sustava je odgovoran događaj, stoga je prije nego što se provede potrebno izračunati uzemljenje.

Prirodno tlo

U vrijeme kada je popis kućanskih aparata u domu bio ograničen na jedan TV, hladnjak i perilicu rublja, uzemljivači su se rijetko koristili. Zaštita od curenja struje dodijeljena je prirodnim uzemljivačima, kao što su:

• neizolirane metalne cijevi;
• kućište bunara za vodu;
• elementi metalnih ograda, ulične svjetiljke;
• pletenje kabelskih mreža;
• čelični elementi temelja, stupovi.

Najbolja opcija za prirodno uzemljenje je čelični vodovod. Zbog svoje velike duljine, vodovodne cijevi smanjuju otpor struji. Učinkovitost vodovodnih cijevi postiže se i polaganjem ispod razine sezonskog smrzavanja, te stoga ni toplina ni hladnoća ne utječu na njihove zaštitne kvalitete.

Metalni elementi podzemnih betonskih proizvoda prikladni su za sustav uzemljenja ako ispunjavaju sljedeće zahtjeve:

• postoji dovoljan (prema normama Pravila električnih instalacija) kontakt s glinom, pješčanom ilovačom ili mokrom pješčanom podlogom;
• tijekom izgradnje temelja izvedena je armatura u dva ili više dijelova;
• metalni elementi imaju zavarene spojeve;
• otpornost armature u skladu je s propisima PUE;
• postoji električna veza sa sabirnicom uzemljenja.

Bilješka! Od cjelokupnog popisa gore navedenih prirodnih temelja izračunavaju se samo podzemne armiranobetonske konstrukcije.

Učinkovitost funkcioniranja prirodnog uzemljenja utvrđuje se na temelju mjerenja koje provodi ovlaštena osoba (predstavnik Uprave za energetski nadzor). Na temelju provedenih mjerenja, stručnjak će dati preporuke o potrebi ugradnje dodatnog kruga na prirodnu petlju uzemljenja. Ako prirodna zaštita zadovoljava zahtjeve propisa, Pravilnik o električnim instalacijama ukazuje na neprikladnost dodatnog uzemljenja.

Proračuni za uređaj za umjetno uzemljenje

Gotovo je nemoguće napraviti apsolutno točan izračun uzemljenja. Čak i profesionalni dizajneri rade s približnim brojem elektroda i udaljenostima između njih.

Razlog složenosti proračuna je veliki broj vanjskih čimbenika od kojih svaki ima značajan utjecaj na sustav. Na primjer, nije uvijek moguće predvidjeti točnu razinu vlažnosti, stvarnu gustoću tla, njegovu otpornost i tako dalje. Zbog nepotpune sigurnosti ulaznih podataka, konačni otpor organizirane petlje uzemljenja u konačnici se razlikuje od osnovne vrijednosti.

Razlika u projektiranim i stvarnim pokazateljima izravnava se ugradnjom dodatnih elektroda ili povećanjem duljine šipki. Ipak, preliminarni izračuni su važni, jer omogućuju:

• odbiti nepotrebne troškove (ili ih barem smanjiti) za kupnju materijala, za zemljane radove;
• odaberite najprikladniju konfiguraciju sustava uzemljenja;
• odabrati pravi smjer djelovanja.

Kako bi se olakšali izračuni, postoji niz softvera. Međutim, za razumijevanje njihovog rada potrebno je određeno znanje o principima i prirodi proračuna.

Komponente zaštite

Zaštitno uzemljenje uključuje elektrode ugrađene u zemlju i električno spojene na sabirnicu uzemljenja.

Sustav ima sljedeće elemente:

1. Metalne šipke. Jedna ili više metalnih šipki usmjeravaju struju širenja u tlo. Obično se kao elektrode koriste komadi dugog metala (cijevi, kut, okrugli metalni proizvodi). U nekim slučajevima koristi se čelični lim.
2. Metalni vodič koji kombinira nekoliko vodiča za uzemljenje u jedan sustav. Obično se u tom svojstvu koristi vodoravni vodič u obliku kuta, šipke ili trake. Metalna veza zavarena je na krajeve elektroda ukopanih u zemlju.
3. Provodnik koji povezuje uzemljenu elektrodu koja se nalazi u zemlji sa sabirnicom koja ima vezu sa štićenom opremom.

Posljednja dva elementa nazivaju se isto - uzemljivač. Oba elementa obavljaju istu funkciju. Razlika je u tome što se metalna veza nalazi u zemlji, a vodič za spajanje uzemljenja na sabirnicu nalazi se na površini. U tom smislu, vodiči podliježu nejednakim zahtjevima za otpornost na koroziju.

Načela i pravila računanja

Tlo je jedan od sastavnih elemenata sustava uzemljenja. Njegovi parametri su važni i uključeni su u izračune na isti način kao i duljina metalnih dijelova.

Prilikom proračuna koriste se formule navedene u Pravilima za električnu instalaciju. Koriste se varijabilni podaci koje je prikupio instalater sustava i konstantni parametri (dostupni u tablicama). Konstantni podaci uključuju, na primjer, otpor tla.

Određivanje prikladne konture

Prije svega, morate odabrati oblik konture. Dizajn se obično izrađuje u obliku određene geometrijske figure ili jednostavne linije. Izbor određene konfiguracije ovisi o veličini i obliku stranice.

Najlakši način za implementaciju linearnog kruga, jer za ugradnju elektroda morate iskopati samo jedan ravan rov. Međutim, elektrode instalirane u liniji bit će zaštićene, što će pogoršati situaciju sa strujom širenja. S tim u vezi, pri izračunu linearnog uzemljenja primjenjuje se korekcijski faktor.

Najčešća shema za stvaranje zaštitnog uzemljenja je trokutasti oblik kruga. Elektrode se postavljaju duž vrhova geometrijskog lika. Metalne igle moraju biti dovoljno udaljene jedna od druge kako ne bi ometale rasipanje struja koje teku u njih. Tri elektrode smatraju se dovoljnim za uređenje zaštitnog sustava privatne kuće. Da biste organizirali učinkovitu zaštitu, također je potrebno odabrati pravu duljinu šipki.

Proračun parametara vodiča

Duljina metalnih šipki je važna jer utječe na učinkovitost zaštitnog sustava. Duljina metalnih spojnih elemenata također je važna. Osim toga, potrošnja materijala i ukupni trošak uređenja uzemljenja ovise o duljini metalnih dijelova.

Otpor vertikalnih elektroda određen je njihovom duljinom. Drugi parametar - poprečne dimenzije - ne utječe značajno na kvalitetu zaštite. Ipak, poprečni presjek vodiča reguliran je Pravilima za električnu instalaciju, budući da je ova karakteristika važna u smislu otpornosti na koroziju (elektrode bi trebale služiti 5 do 10 godina).

U skladu s drugim uvjetima, postoji pravilo: što je više metalnih proizvoda uključeno u krug, to je veća sigurnost kruga. Rad na organiziranju uzemljenja prilično je naporan: što je više uzemljivača, što je više zemljanih radova, što su šipke duže, to ih je dublje potrebno zabiti.

Što odabrati: broj elektroda ili njihovu duljinu - odlučuje organizator rada. Međutim, o tome postoje određena pravila:

1. Šipke moraju biti postavljene ispod horizonta sezonskog smrzavanja za najmanje 50 centimetara. Time će se ukloniti sezonski čimbenici koji utječu na učinkovitost sustava.
2. Udaljenost između okomito postavljenih uzemljivača. Udaljenost je određena konfiguracijom konture i duljinom šipki. Da biste odabrali ispravnu udaljenost, trebate koristiti odgovarajuću referentnu tablicu.

Narezani metal se maljem zabija u zemlju za 2,5 - 3 metra. Ovo je prilično dugotrajan zadatak, čak i ako uzmemo u obzir da se od naznačene vrijednosti mora oduzeti približno 70 centimetara dubine rova.

Ekonomična potrošnja materijala

Budući da metalni presjek nije najvažniji parametar, preporuča se kupnja materijala s najmanjom površinom presjeka. Međutim, morate ostati unutar minimalnih preporučenih vrijednosti. Najekonomičnije (ali sposobne izdržati udarce maljem) hardverske opcije:

• cijevi promjera 32 mm i debljine stijenke 3 mm;
• kut jednake police (strana - 50 ili 60 milimetara, debljina - 4 ili 5 milimetara);
• okrugli čelik (promjer od 12 do 16 milimetara).

Kao metalna veza, čelična traka debljine 4 mm bit će najbolji izbor. Alternativno, odgovara čelična šipka od 6 mm.

Bilješka! Horizontalne šipke su zavarene na vrhove elektroda. Stoga izračunatoj udaljenosti između elektroda treba dodati još 18 - 23 centimetra.

Vanjski dio za uzemljenje može biti izrađen od trake od 4 mm (širina - 12 mm).

Formule za izračune

Prikladna je univerzalna formula, uz pomoć koje se izračunava otpor vertikalne elektrode.

Prilikom izračunavanja ne može se bez referentnih tablica, u kojima su naznačene približne vrijednosti. Ovi parametri određeni su sastavom tla, njegovom prosječnom gustoćom, sposobnošću zadržavanja vode i klimatskom zonom.

Postavili smo potreban broj šipki, ne uzimajući u obzir otpor vodoravnog vodiča.

Određujemo razinu otpora okomite šipke na temelju indeksa otpora vodoravne uzemljene elektrode.

Na temelju dobivenih rezultata pribavljamo potrebnu količinu materijala i planiramo započeti radove na izradi sustava uzemljenja.

Zaključak

Budući da se najveći otpor tla opaža u sušnim i mraznim vremenima, najbolje je planirati organizaciju sustava uzemljenja za to razdoblje. Izgradnja uzemljenja u prosjeku traje 1 - 3 radna dana.

Prije zasipanja rova ​​zemljom potrebno je provjeriti ispravnost uređaja za uzemljenje. Optimalno okruženje za ispitivanje treba biti što suše, s malo vlage u tlu. Budući da zime nisu uvijek bez snijega, najlakše je ljeti početi graditi sustav uzemljenja.

Uzemljenje je potrebno kako bi se osigurala sigurnost u slučaju oštećenja električnih uređaja, izolacije električnog ožičenja, kratkog spoja vodiča. Bit uzemljenja je smanjiti potencijal na mjestu kontakta s uzemljenom električnom instalacijom na najveće dopuštene vrijednosti.

Smanjenje potencijala se izvodi na dva načina:

• Nuliranje - spajanje kućišta uređaja s neutralnim vodičem koji ide do trafostanice;
• Uzemljenje - spajanje kućišta na petlju uzemljenja koja se nalazi u zemlji izvan zgrade.

Prva opcija je lakša, ali u slučaju oštećenja neutralnog vodiča, on prestaje obavljati svoje funkcije, a to je opasno. Stoga je prisutnost petlje uzemljenja preduvjet za osiguranje sigurnosti.

Proračun uzemljenja uključuje određivanje otpora uređaja za uzemljenje, koji ne smije biti veći od onoga koji je propisan tehničkim standardima.

Petlja za uzemljenje

Dizajn petlje za uzemljenje, vrste korištenih materijala ograničeni su uvjetima sadržanim u dokumentima, na primjer, u PUE, pravilima za električne instalacije.

Sve električne instalacije, bez iznimke, moraju biti uzemljene, kako u trafostanici, tako iu poduzeću ili kod kuće.

Najčešći dizajn petlje za uzemljenje je jedan ili više metalnih klinova (elektroda za uzemljenje) ukopanih u tlo i međusobno povezanih zavarenim spojem. Koristeći metalni vodič, petlja za uzemljenje spojena je na uzemljene uređaje.

Kao vodiči za uzemljenje koriste se neobojeni čelik ili pobakreni čelični materijali, čije dimenzije ne smiju biti manje od dolje navedenih:

• Valjani okrugli - promjer ne manji od 12 mm;
• Kut - najmanje 50x50x4 mm;
• Cijevi - promjera od najmanje 25 mm s debljinom stijenke od najmanje 4 mm.

Što je bolja vodljivost uzemljenih elektroda, to je uzemljenje učinkovitije, stoga je najpoželjnija opcija korištenje bakrenih elektroda, ali u praksi se to ne događa zbog visoke cijene bakra.

Čelik bez premaza ima visoku korozivnost, posebno na granici vlažnog tla i zraka, stoga se određuje minimalna debljina metalnih stijenki (4 mm).

Pocinčani metal dobro odolijeva koroziji, ali ne i u slučaju strujanja. Čak i najmanja struja će uzrokovati elektrokemijski proces, zbog čega će tanki sloj cinka trajati minimalno vrijeme.

Suvremeni sustavi uzemljenja izrađeni su na bazi bakrenog čelika. Budući da je količina bakra za proizvodnju niska, cijena gotovih materijala nije mnogo veća od čelika, a vijek trajanja se povećava mnogo puta.

Najčešći dizajn petlji za uzemljenje je trokutasto ili linijsko postavljanje elektroda. Udaljenost između susjednih elektroda treba biti 1,2-2 m, a dubina polaganja 2-3 m. Dubina polaganja (dužina elektroda) uvelike ovisi o karakteristikama tla. Što je veći njegov električni otpor, to bi elektrode trebale ležati dublje. U svakom slučaju, ova dubina mora biti veća od dubine smrzavanja tla, budući da smrznuto tlo ima visok omski otpor. Isto vrijedi i za područja s niskom vlagom.

Gdje je vjerojatno da će teći velike struje, kao što je u trafostanici ili postrojenju s velikom opremom, pristup odabiru dizajna petlje za uzemljenje i njezin izračun vrlo je važan za sigurnost.

Faktori otpora tla

Proračun zaštitnog uređaja za uzemljenje ovisi o mnogim uvjetima, među kojima se mogu razlikovati glavni, koji se koriste u daljnjim izračunima:

• Otpor tla;
• Materijal elektrode;
• Dubina polaganja elektroda;
• Položaj uzemljenih elektroda jedna u odnosu na drugu;
• Vrijeme.

Otpor tla

Samo tlo, uz nekoliko izuzetaka, ima nisku električnu vodljivost. Ova karakteristika varira ovisno o sadržaju vlage, budući da je voda s otopljenim solima dobar provodnik. Dakle, električna svojstva tla ovise o količini sadržane vlage, sastavu soli i svojstvima tla da zadržava vlagu.

Uobičajeni tipovi tla i njihove karakteristike

Vrsta tla	Otpor ρ, Ohm m
Stijena	4000
Ilovača	100
Černozem	30
Pijesak	500
pjeskovita ilovača	300
Vapnenac	2000
Vrtna zemlja	50
Glina	70

Tablica pokazuje da se otpornost može razlikovati za nekoliko redova veličine. U stvarnim uvjetima situacija je komplicirana činjenicom da na različitim dubinama vrsta tla može biti različita i bez jasno definiranih granica između slojeva.

Materijal elektrode

Ovaj dio izračuna je najjednostavniji, jer se u proizvodnji uzemljenja koristi samo nekoliko vrsta materijala:

• Željezo;
• Bakar;
• bakreni čelik;
• Pocinčani čelik.

Čisti bakar se ne koristi zbog visoke cijene, najčešće korišteni materijali su čisti i pocinčani čelik. U posljednje vrijeme sve su češći sustavi uzemljenja koji koriste čelik obložen slojem bakra. Takve elektrode imaju najmanju otpornost, koja ima dobru stabilnost tijekom vremena, budući da je bakreni sloj dobro otporan na koroziju.

Čelik bez premaza ima najgore karakteristike, jer sloj korozije (hrđe) povećava kontaktni otpor na sučelju elektroda-uzemljenje.

Dubina oznake

Linearni opseg granice kontakta između elektrode i tla i veličina sloja zemlje, koji sudjeluje u strujnom krugu, ovise o dubini polaganja elektroda. Što je ovaj sloj veći, to će imati nižu vrijednost otpora.

Na napomenu. Osim toga, prilikom ugradnje elektroda, treba imati na umu da što su dublje smještene, to će biti bliže vodonosniku.

Položaj elektroda

Ova karakteristika je najmanje očita i teško razumljiva. Morate biti svjesni da svaka uzemljiva elektroda ima neki učinak na susjedne, a što su bliže, to će biti manje učinkovite. Točno opravdanje učinka prilično je komplicirano, samo ga treba uzeti u obzir u izračunima i konstrukciji.

Lakše je objasniti ovisnost učinkovitosti o broju elektroda. Ovdje možete povući analogiju s paralelno spojenim otpornicima. Što ih je više, manji je ukupni otpor.

Vrijeme

Uređaj za uzemljenje ima najbolje parametre pri visokoj vlažnosti tla. U suhom i mraznom vremenu otpornost tla naglo raste i, kada se postignu određeni uvjeti (potpuno sušenje ili smrzavanje), poprima maksimalnu vrijednost.

Bilješka! Kako bi se utjecaj vremenskih uvjeta sveo na najmanju moguću mjeru, dubina polaganja elektroda zimi treba biti ispod maksimalne dubine smrzavanja ili dosezati vodonosnik kako bi se spriječilo isušivanje.

Važno! Za najgore uvjete potrebno je izvršiti sljedeće proračune, jer će se u svim ostalim slučajevima otpor uzemljenja smanjiti.

Način obračuna

Glavni parametar izračuna je potrebna vrijednost otpora uzemljenja, koja je regulirana regulatornim dokumentima, ovisno o veličini napona napajanja, vrsti električnih instalacija i uvjetima njihove uporabe.

Strogi proračun zaštitnog uzemljenja koji daje broj i duljinu elektroda ne postoji, pa se temelji na nekim aproksimacijama i tolerancijama.

Za početak se uzima u obzir vrsta tla i određuje se približna duljina uzemljenih elektroda, njihov materijal i količina. Zatim se vrši izračun, čiji je redoslijed sljedeći:

• Određuje se otpor širenja struje za jednu elektrodu;
• Broj vertikalnih vodiča za uzemljenje izračunava se uzimajući u obzir njihov relativni položaj.

Jednostruko uzemljenje

Trenutni otpor širenja izračunava se prema formuli:

U ovom izrazu:

ρ je specifična ekvivalentna otpornost tla;

l je duljina elektrode;

d je promjer;

t je udaljenost od površine tla do središta elektrode.

Kada koriste kut umjesto cijevi ili valjanih proizvoda, prihvaćaju:

d = b 0,95, gdje je b širina kutne police.

Ekvivalentna otpornost višeslojnog tla:

• ρ1 i ρ2 su specifični otpori slojeva tla;
• H je debljina gornjeg sloja;
• Ψ je sezonski faktor.

Sezonski koeficijent ovisi o klimatskoj zoni. Također se mijenja, ovisno o broju korištenih elektroda. Indikativne vrijednosti sezonskog faktora kreću se od 1,0 do 1,5.

Broj elektroda

Potreban broj elektroda određuje se iz izraza:

n \u003d Rz / (K R), gdje je:

• Rz - dopušteni maksimalni otpor uređaja za uzemljenje;
• K je faktor iskorištenja.

Faktor korištenja se može odabrati. u skladu s odabranim brojem uzemljenih elektroda, njihovim relativnim položajem i udaljenosti između njih.

Redovni raspored elektroda

	Količina elektrode	Koeficijent
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

postavljanje kontureelektrode

Omjer udaljenosti između elektroda i njihove duljine	Količina elektrode	Koeficijent
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

Proračun petlje za uzemljenje ne daje uvijek potrebnu vrijednost, stoga će se možda trebati izvršiti nekoliko puta, mijenjajući broj i geometrijske dimenzije uzemljenih elektroda.

Mjerenje tla

Za mjerenje otpora tla koriste se posebni mjerni instrumenti. Organizacije s odgovarajućim dopuštenjem imaju pravo mjeriti uzemljenje. Obično su to energetske organizacije i laboratoriji. Izmjereni parametri se unose u mjerni protokol i pohranjuju u poduzeću (u radionici, na trafostanici).

Proračun otpora tla je složen zadatak u kojem se moraju uzeti u obzir mnogi uvjeti, pa je racionalnije potražiti pomoć organizacija koje su specijalizirane za ovo područje. Da biste riješili problem, možete napraviti izračune na online kalkulatoru, čiji se primjer može pronaći na Internetu u javnoj domeni. Sam program kalkulatora će vam reći koje podatke morate uzeti u obzir u izračunima.

Video

Proračun uređaja za uzemljenje svodi se uglavnom na proračun samog vodiča za uzemljenje, budući da se uzemljivači u većini slučajeva prihvaćaju prema uvjetima mehaničke čvrstoće i otpornosti na koroziju prema PTE i PUE. Jedina iznimka su instalacije s vanjskim uređajem za uzemljenje. U tim se slučajevima serijski spojeni otpori spojnog voda i uzemljive elektrode izračunavaju tako da njihov ukupni otpor ne prelazi dopušteni.

Treba istaknuti pitanja proračuna uređaja za uzemljenje za polarne i sjeveroistočne regije naše zemlje. Karakteriziraju ih tla permafrosta, koja imaju otpor površinskih slojeva za jedan ili dva reda veličine veći nego u normalnim uvjetima u središnjoj zoni SSSR-a.

Proračun otpora uzemljivača u drugim regijama SSSR-a provodi se sljedećim redoslijedom:

1. Utvrđuje se dopušteni otpor uređaja za uzemljenje r zm, potreban prema PUE. Ako je uređaj za uzemljenje zajednički za nekoliko električnih instalacija, tada je projektni otpor uređaja za uzemljenje najmanji od potrebnih.

2. Potrebni otpor umjetne elektrode uzemljenja određuje se, uzimajući u obzir korištenje prirodnih uzemljivača spojenih paralelno, iz izraza

(8-14)

gdje je r zm dopušteni otpor uređaja za uzemljenje prema odredbi 1, R i otpor umjetne elektrode za uzemljenje; R e-otpor prirodne uzemljene elektrode. Određuje se izračunata otpornost tla, uzimajući u obzir faktore množenja koji uzimaju u obzir isušivanje tla ljeti i smrzavanje zimi.

U nedostatku točnih podataka o tlu, možete koristiti tablicu. 8-1, koji prikazuje prosječne podatke o otpornosti tla preporučene za preliminarne proračune.

Tablica 8-1

Prosječna otpornost tla i voda preporučena za preliminarne proračune

Bilješka. Specifični otpori tla određuju se pri sadržaju vlage od 10-20% težine tla

Mjerenje otpornosti radi dobivanja pouzdanijih rezultata provodi se u toploj sezoni (svibanj - listopad) u središnjoj zoni SSSR-a. Na izmjerenu vrijednost otpora tla, ovisno o stanju tla i količini oborina, unose se korekcijski faktori k, uzimajući u obzir promjenu zbog sušenja i smrzavanja tla, tj. P izračun = P k

4. Određuje se otpor širenja jedne vertikalne elektrode R v.o. tablične formule. 8-3. Ove formule dane su za šipke elektrode izrađene od okruglog čelika ili cijevi.

Kada se koriste vertikalne elektrode izrađene od kutnog čelika, ekvivalentni promjer kuta zamjenjuje se u formulu umjesto promjera cijevi, izračunatog izrazom

(8-15)

gdje je b širina stranica ugla.

5. Približan broj vertikalnih vodiča za uzemljenje određuje se s prethodno prihvaćenim faktorom iskorištenja

(8-16)

gdje je R v.o. je otpor širenja jedne vertikalne elektrode kako je definirano u odredbi 4; R i - potrebni otpor umjetne uzemljene elektrode; K i, in, zm - koeficijent korištenja vertikalnih uzemljenih elektroda.

Tablica 8-2

Vrijednost koeficijenta množenja k za različite klimatske zone

Koeficijenti korištenja vertikalnih uzemljivača dati su u tablici. 8-4 pri slaganju u red i u tablicu. 8-5 kada ih postavljate duž konture

6. Otpor širenja horizontalnih elektroda Rg određuje se prema formulama u tablici. 8-3. Koeficijenti za korištenje horizontalnih elektroda za prethodno prihvaćeni broj vertikalnih elektroda preuzeti su iz tablice. 8-6 s rasporedom vertikalnih elektroda u nizu i prema tablici. 8-7 s rasporedom okomitih elektroda duž konture.

7. Naveden je potreban otpor vertikalnih elektroda, uzimajući u obzir vodljivost horizontalnih spojnih elektroda iz izraza

(8-17)

gdje je R g - otpor širenju horizontalnih elektroda, definiran u stavku 6.; R i - potrebni otpor umjetne uzemljene elektrode.

Tablica 8-3

Formule za određivanje otpora strujnom širenju različitih uzemljenih elektroda

Tablica 8-4

Koeficijenti iskorištenja vertikalnih uzemljivača, K i, in, gm, postavljenih u nizu, bez uzimanja u obzir utjecaja horizontalnih komunikacijskih elektroda

Tablica 8-5

Koeficijenti iskorištenja vertikalnih uzemljivača, K i, in, zm, postavljenih duž konture, bez uzimanja u obzir utjecaja horizontalnih spojnih elektroda

Tablica 8-6

Koeficijenti korištenja K i, g, zm horizontalnih spojnih elektroda, u nizu vertikalnih elektroda

Tablica 8-7

Koeficijenti iskorištenja K i, g, gm vertikalnih spojnih elektroda u krugu vertikalnih elektroda

8. Naveden je broj vertikalnih elektroda, uzimajući u obzir faktore iskorištenja prema tablici. 8-4 i 8-5:

Broj vertikalnih elektroda na kraju se uzima iz uvjeta postavljanja.

9. Za instalacije iznad 1000 V s visokim strujama zemljospoja, toplinski otpor spojnih vodiča provjerava se prema formuli (8-11).

Primjer 1. Potrebno je izračunati sustav petlji uzemljenja trafostanice 110/10 kV sa sljedećim podacima: maksimalna struja kroz uzemljenje za vrijeme zemljospoja na strani 110 kV iznosi 3,2 kA, maksimalna struja kroz uzemljenje tijekom zemljospoja na 10 kV strana je 42 A; tlo na mjestu izgradnje trafostanice - ilovača; klimatska zona 2; dodatno se kao uzemljenje koristi sustav kabela - nosača s otporom uzemljenja od 1,2 Ohma.

Rješenje 1. Za stranu 110 kV potreban je otpor uzemljenja od 0,5 oma. Za stranu 10 kV prema formuli (8-12) imamo:

pri čemu se pretpostavlja da je nazivni napon na uzemljivaču U calc 125 V, budući da se uređaj za uzemljenje koristi i za trafostanice napona do 1000 V.

Stoga se kao izračunati uzima otpor rzm = 0,5 Ohm.

2. Otpor umjetne uzemljene elektrode izračunava se uzimajući u obzir korištenje sustava nosača kabela

Stol 8-1 je 1000 ohma. .8 m

Procijenjeni specifični otpori: za horizontalne elektrode R izračunato g = 4,5x100 = 450 Ohm m; za vertikalne elektrode kalc.v = 1,8x100 = 180 Ohm m.

4. Određuje se otpor širenja jedne vertikalne elektrode - kut br. 50 dužine 2,5 m kada je uronjen ispod razine tla za 0,7 m prema formuli iz tablice. 8-3:

gdje je d= d y, ed= 0,95; b = 0,95x0,95 = 0,0475 m; t = 0,7 + 2,5 / 2 \u003d 1,95 m;

5. Približan broj vertikalnih vodiča za uzemljenje određuje se s prethodno prihvaćenim faktorom iskorištenja K i, in, gm = 0,6:

6. Određuje se otpor širenja horizontalnih elektroda (40x4 mm 2 trake) zavarenih na gornje krajeve uglova. Koeficijent korištenja spojne trake u krugu K i, g, gm s brojem uglova od oko 100 i omjerom a / l \u003d 2 prema tablici. 8-7 jednako je 0,24. Otpor na širenje trake po obodu konture (l = 500 m) prema formuli iz tablice. 8-3 je jednako:

7. Rafinirani otpor vertikalnih elektroda

8. Navedeni broj vertikalnih elektroda određen je faktorom iskorištenja K i, g, zm = 0,52, preuzetim iz tablice. 8-5 s n = 100 i a/l = 2:

116 kornera je konačno prihvaćeno.

Osim konture, na teritoriju je raspoređena mreža uzdužnih traka, koja se nalazi na udaljenosti od 0,8-1 m od opreme, s poprečnim spojevima svakih 6 m. Ove neobračunate horizontalne elektrode smanjuju ukupni otpor uzemljenja, njihova vodljivost ide do sigurnosne granice.

9. Provjerava se toplinska stabilnost trake 40 × 4 mm 2.

Minimalni presjek trake iz uvjeta toplinskog otpora pri kratkom spoju. na masu u formuli (8-11) sa smanjenim vremenom protoka struje kratkog spoja. tp \u003d 1.1 je jednako:

Dakle, traka 40 × 4 mm 2 zadovoljava uvjet toplinske stabilnosti.

Primjer 2. Potrebno je izračunati uzemljenje trafostanice s dva transformatora 6/0,4 kV snage 400 kVA sa sljedećim podacima: maksimalna struja kroz uzemljenje u slučaju zemljospoja na strani 6 kV 18 A; tlo na gradilištu - glina; klimatska zona 3; dodatno se kao uzemljenje koristi cijev za vodu s otporom širenja od 9 ohma.

Odluka. Planira se izgradnja sustava uzemljenja elektroda na vanjskoj strani zgrade, uz koju je trafostanica, s rasporedom vertikalnih elektroda u jednom redu dužine 20 m; materijal - okrugli čelik promjera 20 mm, metoda uranjanja - uvrtanje; gornji krajevi okomitih šipki, uronjeni na dubinu od 0,7 m, zavareni su na vodoravnu elektrodu izrađenu od istog čelika.

1. 6 kV strana zahtijeva otpor uzemljenja definiran formulom (8-12):

gdje se pretpostavlja da je nazivni napon na uređaju za uzemljenje 125 V, budući da je uređaj za uzemljenje uobičajen za strane od 6 i 0,4 kV.

Prema PUE-u, otpor uzemljenja ne smije biti veći od 4 oma. Dakle, izračunati otpor uzemljenja je rgm = 4 Ohm.

2. Otpor umjetne uzemljene elektrode izračunava se uzimajući u obzir korištenje vodovodne cijevi kao paralelne grane tla

3. Otpor tla koji se preporučuje za proračune na mjestu izgradnje uzemljenja (glina) prema tablici. 8-1 je 70 Ohm*m. Povećani koeficijenti k za 3. klimatsku zonu prema tablici. 8-2 uzimaju se jednakima 2,2 za horizontalne elektrode na dubini polaganja od 0,7 m i 1,5 za vertikalne elektrode duljine 2-3 m s dubinom polaganja gornjeg kraja od 0,5-0,8 m.

Procijenjena specifična otpornost tla:

za horizontalne elektrode P izrač.g = 2,2 × 70 = 154 Ohm * m;

za vertikalne elektrode P izrač.v = 1,5x70 = 105 Ohm * m.

4. Otpor širenju jedne šipke promjera 20 mm, duljine 2 m, određuje se kada je uronjen ispod razine tla za 0,7 m prema formuli iz tablice. 8-3:

5. Približan broj vertikalnih uzemljivača određuje se s prethodno prihvaćenim faktorom iskorištenja K i. zm = 0,9

6. Određuje se otpor širenju vodoravne elektrode od okruglog čelika promjera 20 mm, zavarene na gornje krajeve okomitih šipki.

Koeficijent korištenja vodoravne elektrode u nizu šipki s njihovim brojem od oko 6 i omjerom udaljenosti između šipki i duljine šipki a/l = 20/5x2 = 2 u skladu s tablicom. 8-6 se uzima jednako 0,85.

Otpor širenja horizontalne elektrode određuje se formulom iz tablice. 8-3 i 8-8:

Tablica 8-8

Koeficijenti povećanja otpora u odnosu na izmjereni otpor tla (ili otpor tla) za srednju traku SSSR-a

Napomene: 1) vrijedi za 1 ako izmjerena vrijednost R (Rh) približno odgovara minimalnoj vrijednosti (tlo je vlažno - vremenu mjerenja prethodila je velika količina oborina);

2) k2 se primjenjuje ako izmjerena vrijednost P (Rx) približno odgovara prosječnoj vrijednosti (tlo srednje vlažnosti - vremenu mjerenja je prethodila mala količina oborina);

3) k3 se primjenjuje ako izmjerena vrijednost R (Rh) približno odgovara najvišoj vrijednosti (suho tlo - vremenu mjerenja prethodila je neznatna količina oborina).

7. Poboljšana otpornost na širenje vertikalnih elektroda

8. Navedeni broj vertikalnih elektroda određen je faktorom iskorištenja K i. g. zm = 0,83, preuzeto iz tablice. 8-4 pri n = 5 i a/l= 20/2x4 = 2,5 (n = 5 umjesto 6 uzima se iz uvjeta smanjenja broja vertikalnih elektroda kada se uzme u obzir vodljivost horizontalne elektrode)

Konačno se prihvaćaju četiri okomite šipke, dok je otpor širenju nešto manji od izračunatog.

Izvadak iz Priručnika za industrijsko napajanje

pod općim uredništvom A. A. Fedorova i G. V. Serbinovskog

Zaštitni krug stvoren oko bilo kojeg objekta koji je opskrbljen električnom energijom osigurat će da se visoki napon odvodi u tlo kroz posebno instalirane elektrode. Takvi dizajni štite skupu opremu od kratkih spojeva i izgaranja zbog prenapona. Instalacija konstrukcije mora se izvesti u skladu s rezultatima proračuna razine električne vodljivosti vodiča.

Svrha izračuna

Prije ugradnje na stambeni ili drugi objekt, potrebno je njegove standardne veličine. Ovaj dizajn se sastoji od:

• elementi postavljeni okomito na tlo;
• dirigent;
• trake koje povezuju konturu u horizontalnoj ravnini.

Elektrode su ukopane i povezane jedna s drugom pomoću vodoravne elektrode za uzemljenje. Nakon toga, stvoreni zaštitni sustav spaja se na električnu ploču.

Takve se umjetne strukture koriste u energetskim mrežama s različitim pokazateljima napona:

1. promjenjivo od 380 V;
2. konstanta od 440 V;

u opasnim proizvodnim pogonima.

Zaštitni sustavi su instalirani na različitim mjestima opreme. Ovisno o mjestu ugradnje, oni su daljinski ili konturni. U otvorenim konstrukcijama elementi su spojeni izravno na element za uzemljenje. Kod konturnih uređaja, postavljanje je duž vanjskog perimetra ili unutar uređaja. Za svaku vrstu zaštitnih instalacija potrebno je izvršiti izračun kako bi se utvrdila vrijednost otpora vertikalnih uzemljivača, broj potrebnih šipki i duljina traka za njihovo spajanje.

Osim posebnih uređaja, mogu se koristiti prirodni sustavi:

• komunikacije iz metalnih cijevi;
• metalne konstrukcije;
• trafostanice;
• podupirači;
• metalni omotač kabela;
• kućište.

Proračuni vodljivosti izrađeni su za umjetne strukture. Njihov raspored na mjestu korištenja elektrana osigurava odvođenje električne struje na tlo, štiteći ljude i opremu od velikih pražnjenja kao posljedica udara struje. Što je niža električna vodljivost, to je niža razina električne struje koja izlazi kroz zaštitnu strukturu.

Korak po korak izračunavanje petlje uzemljenja

Proračune treba provesti uzimajući u obzir broj elemenata, njihovu udaljenost jedan od drugog, trenutnu vodljivost tla i dubinu kopanja u vertikalnoj uzemljivačkoj elektrodi. Koristeći ove parametre, bit će moguće izvršiti točan izračun zaštitnog uzemljenja.

Prvo morate odrediti vrstu tla iz tablice. Nakon toga odaberite odgovarajuće materijale za izgradnju. Zatim se izračuni provode pomoću posebnih formula koje određuju broj svih elemenata, kao i njihovu sposobnost provođenja električne energije.

Na temelju dobivenih rezultata provodi se instalacija cijelog sustava, nakon čega se provode kontrolna mjerenja njegove strujne vodljivosti.

Početni podaci

Prilikom izračunavanja vrijednosti sile potrebno je sastaviti omjer njihovog broja, duljine spojnih traka i udaljenosti na kojoj se vrši kopanje.

Osim toga, bit će potrebno uzeti u obzir specifičnu otpornost tla, koja je određena razinom njegovog sadržaja vlage. Za postizanje stabilne vrijednosti potrebno je elektrode zakopati u tlo do dubine od najmanje 0,7 metara. Također je važno ne odstupiti od veličine samog zaštitnog uređaja utvrđenog GOST-om. Prilikom proračuna potrebno je koristiti gotove tablice s već dostupnim pokazateljima za upotrijebljene materijale i električnu vodljivost određenih vrsta tla.

Tablica pokazatelja električne vodljivosti različitih tala

Potrebna dubina do koje je vertikalna elektroda ukopana u tlo izračunava se po formuli:

Prilikom postavljanja zaštitne konstrukcije potrebno je osigurati da metalne šipke budu u potpunosti uključene u gornji sloj zemlje, a djelomično u njegove donje razine. Tijekom izračuna bit će potrebno koristiti prosječne koeficijente razine električne vodljivosti tla u različitim godišnjim dobima u određenim klimatskim zonama, prikazane u ovoj tablici:

Otpornost tla u različitim klimatskim zonama

Da biste točno odredili broj okomitih elemenata u sastavljenoj strukturi, bez uzimanja u obzir pokazatelja za uske trake koje ih povezuju, morate koristiti formulu:

U njemu, Rn, označava snagu struje koja se širi po tlu određene vrste, čiji je koeficijent otpora uzet iz tablice.

Za izračunavanje fizičkih parametara materijala potrebno je uzeti u obzir dimenzije korištenih elemenata sustava:

• za trake 12x4 - 48 mm2;
• na uglovima 4x4 mm;
• za čelični krug - 10 mm2;
• za cijevi čiji su zidovi debljine 3,5 mm.

Primjer proračuna uzemljenja

Potrebno je izračunati vodljivost korištenih vodiča, uzimajući u obzir karakteristike tla, za svaku elektrodu posebno prema formuli:

pri čemu:

• Ψ je klimatski koeficijent koji je preuzet iz referentne literature;
• ρ1, ρ2 - vrijednost vodljivosti gornjeg i donjeg sloja zemlje;
• H je debljina gornjeg sloja tla;
• t je dubina vertikalnog elementa u rovu.

Šipke za takve konstrukcije zakopavaju se na razini od najmanje 0,7 metara, u skladu s važećim propisima.

Što bismo trebali imati na kraju izračuna

Nakon provođenja izračuna pomoću korištenih formula, moguće je dobiti točan otpor uređaja za umjetno uzemljenje. Često je nemoguće izmjeriti ove pokazatelje u prirodnim sustavima zbog nemogućnosti dobivanja točnih dimenzija ukopanih komunikacija, kolotraga, kabela ili već postavljenih metalnih konstrukcija.

Po završetku proračuna moguće je dobiti točan broj šipki i traka za konturu, što će pomoći u stvaranju pouzdanog sustava zaštite za korištenu opremu i cijeli objekt u cjelini. Izračuni će također pomoći da se utvrdi točna duljina traka koje spajaju šipke. Glavni rezultat svih proračuna bit će dobivanje konačne vrijednosti svojstava vodiča koji se koriste u stvorenom krugu, što određuje snagu električne struje koja prolazi kroz njih. Ovo je najvažniji PES standard, koji ima određene vrijednosti ​​​za mreže s različitim indikatorima napona.

Dopuštene vrijednosti otpora tla, prema propisima

Postoje ujednačene normativne vrijednosti prema kojima otpor širenja struje za električnu mrežu s određenom vrijednošću napona ne bi trebao prelaziti utvrđene GOST standarde. U mrežama s naponom od 220 V ne smije prelaziti 8 ohma. Pri naponu od 380 V, njegova vrijednost ne smije biti veća od 4 oma.

Da biste izračunali pokazatelje cijelog kruga, možete koristiti formulu R \u003d R0 / ηv * N, u kojoj:

• R0 je razina vodljivosti za jednu elektrodu;
• R - indikacija razine smetnje za prolaz struje za cijeli sustav;
• ηv - koeficijent korištenja zaštitnog uređaja;
• N je broj elektroda u cijelom krugu.

Materijal potreban za konturni uređaj

Krug možete sastaviti od metalnog materijala:

1. kutak,
2. pruge s određenim dimenzijama.

Nakon toga mora ga provjeriti stručnjak iz neovisnog mjernog laboratorija. Armatura zgrade može se koristiti kao prirodna kontura ako je prisutna u nosivim konstrukcijama zgrade. PES sadrži poseban popis struktura koje se mogu koristiti kao prirodna kontura pri stvaranju zaštitnih sustava.

Za provjeru rada cijele konstrukcije potrebno je posebnim uređajima provjeriti ukupnu vrijednost i otpor vertikalnih uzemljivača i cijelog sustava. Taj posao treba povjeriti neovisnim stručnjacima iz elektrolaboratorija. Kako bi konstrukcija pouzdano zaštitila cijeli objekt, potrebno je redovito provoditi mjerenja, provjeravajući njihovu vrijednost prema utvrđenim standardima.

) za jednu duboku elektrodu za uzemljenje na temelju modularno uzemljenje izrađen je kao proračun konvencionalne vertikalne uzemljene elektrode izrađene od metalne šipke promjera 14,2 mm.

Formula za izračunavanje otpora uzemljenja jedne vertikalne uzemljene elektrode:

gdje:
ρ - otpor tla (Ohm*m)
L - duljina uzemljivača (m)
d - promjer uzemljive elektrode (m)
T - prodor uzemljivača (udaljenost od površine tla do sredine uzemljene elektrode)(m)
π - matematička konstanta Pi (3,141592)
ln - prirodni logaritam

Za ZANDZ elektrolitičko uzemljenje, formula za izračun otpora uzemljenja pojednostavljena je u obliku:

- za set ZZ-100-102

Ovdje se ne uzima u obzir doprinos spojnog uzemljivača.

Udaljenost između uzemljenih elektroda

Kod višeelektrodne konfiguracije elektrode za uzemljenje, drugi čimbenik počinje utjecati na konačni otpor uzemljenja - udaljenost između uzemljenih elektroda. U formulama za izračun uzemljenja ovaj faktor je opisan vrijednošću "faktor iskoristivosti".

Za modularno i elektrolitičko uzemljenje ovaj se koeficijent može zanemariti (tj. njegova vrijednost je 1) uz određenu udaljenost između uzemljenih elektroda:

• ne manje od dubine uranjanja elektrode - za modularne
• ne manje od 7 metara - za elektrolitičke

Spajanje elektroda na elektrodu uzemljenja

Za spajanje elektroda za uzemljenje jedna s drugom i s objektom, kao vodič za uzemljenje koristi se bakrena šipka ili čelična traka.

Često se bira presjek vodiča - 50 mm² za bakar i 150 mm² za čelik. Uobičajeno je koristiti konvencionalnu čeličnu traku 5 * 30 mm.

Za privatnu kuću bez gromobrana dovoljna je bakrena žica s poprečnim presjekom od 16-25 mm².

Više informacija o polaganju uzemljivača možete pronaći na posebnoj stranici "Postavljanje uzemljenja".

Usluga za izračun vjerojatnosti udara groma u objekt

Ako uz uređaj za uzemljenje morate ugraditi i vanjski sustav zaštite od munje, možete koristiti jedinstvene, zaštićene gromobrane. Uslugu je razvio tim ZANDZ-a zajedno s Energetskim institutom po imenu G.M. Krzhizhanovsky (JSC ENIN)

Ovaj alat omogućuje ne samo provjeru pouzdanosti sustava zaštite od munje, već i izvođenje najracionalnijeg i najispravnijeg dizajna zaštite od munje, osiguravajući:

• niži trošak građevinskih i instalacijskih radova, smanjenje nepotrebnih zaliha i korištenje manje visokih, jeftinijih za ugradnju gromobrana;
• manje udara groma u sustav, smanjujući sekundarne negativne posljedice, što je posebno važno kod objekata s mnogo elektroničkih uređaja (broj udara groma opada sa smanjenjem visine gromobrana).

• vjerojatnost proboja munje u objekte sustava (pouzdanost zaštitnog sustava definira se kao 1 minus vrijednost vjerojatnosti);
• broj udara groma u sustav godišnje;
• broj proboja munje, zaobilazeći zaštitu, godišnje.

Posjedujući takve podatke, projektant može usporediti zahtjeve naručitelja i regulatornu dokumentaciju s dobivenom pouzdanošću i poduzeti mjere za promjenu dizajna zaštite od munje.

Da biste započeli izračun, .