A földhurok program földelő berendezésének számítása. A földelő berendezések számítása

A földelés biztosítja a lakók biztonságát és az elektromos készülékek zavartalan működését. A földelés megakadályozza az áramütést abban az esetben, ha a szigetelés megsérülése esetén a nem áramot vezető fémelemekre szivárog az áram. A biztonsági rendszer létrehozása felelősségteljes esemény, ezért ennek végrehajtása előtt ki kell számítani a földelést.

Természetes talaj

Abban az időben, amikor az otthoni háztartási gépek listája egy TV-re, hűtőszekrényre és mosógépre korlátozódott, a földelő eszközöket ritkán használtak. Az áramszivárgás elleni védelmet a természetes földelő vezetékekhez rendelték hozzá, például:

szigeteletlen fémcsövek;
vízkutak burkolata;
fém kerítések elemei, utcai lámpák;
kábelhálózatok fonása;
alapok, oszlopok acél elemei.

A természetes földelés legjobb módja az acél vízvezeték. Hosszú hosszuk miatt a vízcsövek minimálisra csökkentik a terjedő árammal szembeni ellenállást. A vízvezetékek hatékonyságát a szezonális fagyszint alatti fektetésük is eléri, így sem a meleg, sem a hideg nem befolyásolja védő tulajdonságaikat.

A föld alatti betontermékek fémelemei akkor alkalmasak földelési rendszerre, ha megfelelnek a következő követelményeknek:

elegendő (a Villamos szerelési szabályzat előírásai szerint) érintkezés van agyaggal, homokos vályoggal vagy nedves homokos alappal;
az alapozás építése során két vagy több szakaszban erősítették meg;
a fém elemek hegesztett kötésekkel rendelkeznek;
a megerősítés ellenállása megfelel a PUE előírásainak;
van elektromos kapcsolat a földbusszal.

Jegyzet! A fenti természetes alapozások teljes listájából csak a föld alatti vasbeton szerkezeteket számítják ki.

A természetes földelés működésének hatékonyságát felhatalmazott személy (az Energonadzor képviselője) által végzett mérések alapján állapítják meg. Az elvégzett mérések alapján a szakember ajánlásokat ad egy további áramkör felszerelésének szükségességére a természetes földhurokhoz. Ha a természetes védelem megfelel az előírásoknak, a Villamos szerelési szabályzat jelzi a kiegészítő földelés alkalmatlanságát.

Számítások mesterséges földelő berendezéshez

Szinte lehetetlen teljesen pontos földelési számítást végezni. Még a professzionális tervezők is hozzávetőleges számú elektródával és a köztük lévő távolsággal dolgoznak.

A számítások bonyolultságának oka számos külső tényező, amelyek mindegyike jelentős hatással van a rendszerre. Például lehetetlen megjósolni a pontos páratartalom szintjét, a talaj tényleges sűrűségét, ellenállását és így tovább nem mindig ismert. A bemenő adatok nem teljes bizonyossága miatt a szervezett földhurok végső ellenállása végső soron eltér az alapértéktől.

A tervezett és a tényleges mutatók közötti különbséget további elektródák felszerelésével vagy a rudak hosszának növelésével egyenlítik ki. Ennek ellenére fontosak az előzetes számítások, mivel lehetővé teszik:

tagadja meg a felesleges kiadásokat (vagy legalább csökkentse azokat) az anyagok beszerzéséhez, a földmunkákhoz;
válassza ki a földelési rendszer legmegfelelőbb konfigurációját;
válassza ki a megfelelő cselekvési módot.

A számítások megkönnyítésére különféle szoftverek állnak rendelkezésre. Munkájuk megértéséhez azonban bizonyos ismeretekre van szükség a számítások elveiről és természetéről.

Védőelemek

A védőföldelés a földbe helyezett és a földbuszra elektromosan csatlakoztatott elektródákat tartalmaz.

A rendszer a következő elemekből áll:

Fém rudak. Egy vagy több fémrúd a terelőáramot a talajba irányítja. Általában hosszú fémdarabokat (csövek, szög, kerek fémtermékek) használnak elektródákként. Egyes esetekben acéllemezt használnak.
Fém vezető, amely több földelő vezetéket egyesít egyetlen rendszerben. Általában vízszintes vezetéket használnak sarok, rúd vagy szalag formájában ebben a minőségben. A földbe temetett elektródák végeihez fémkötést hegesztenek.
Olyan vezető, amely a földben elhelyezett földelőelektródát a védett berendezéssel összekötő busszal köti össze.

Az utolsó két elemet azonosnak nevezik - a földelő vezető. Mindkét elem ugyanazt a funkciót látja el. A különbség abban rejlik, hogy a fém kötés a földben, a földet a busszal összekötő vezető pedig a felszínen található. Ebben a tekintetben a vezetőkre egyenlőtlen korrózióállósági követelmények vonatkoznak.

A számítás alapelvei és szabályai

A talaj a földelési rendszer egyik alkotóeleme. Paraméterei fontosak, és ugyanúgy részt vesznek a számításokban, mint a fém alkatrészek hossza.

A számítások során a Villamos szerelési szabályzatban meghatározott képleteket kell használni. A rendszertelepítő által gyűjtött változó adatok és a (táblázatokban elérhető) állandó paraméterek kerülnek felhasználásra. Az állandó adatok közé tartozik például a talajellenállás.

Megfelelő áramkör meghatározása

Először is ki kell választania a kontúr alakját. A design általában egy bizonyos geometriai alakzat vagy egyszerű vonal formájában készül. A konkrét konfiguráció kiválasztása a helyszín méretétől és alakjától függ.

A lineáris áramkör megvalósításának legegyszerűbb módja, mivel az elektródák felszereléséhez csak egy egyenes árkot kell ásni. A vezetékbe szerelt elektródák azonban árnyékoltak lesznek, ami tovább rontja a helyzetet a terjedő árammal. Ebben a tekintetben a lineáris földelés kiszámításakor korrekciós tényezőt kell alkalmazni.

A védőföldelés létrehozásának leggyakoribb sémája az áramkör háromszög alakja. Az elektródákat a geometriai ábra tetejére szerelik fel. A fémcsapokat elég távol kell elhelyezni egymástól, hogy ne zavarják a beléjük áramló áramok eloszlását. Három elektróda elegendőnek tekinthető egy magánház védelmi rendszerének elrendezéséhez. A hatékony védelem megszervezéséhez a rudak megfelelő hosszát is meg kell választani.

Vezetőparaméterek számítása

A fémrudak hossza azért fontos, mert befolyásolja a védelmi rendszer hatékonyságát. A fém kötőelemek hossza is számít. Ezenkívül az anyagfelhasználás és a földelés teljes költsége a fémrészek hosszától függ.

A függőleges elektródák ellenállását a hosszuk határozza meg. Egy másik paraméter - a keresztirányú méretek - nem befolyásolja jelentősen a védelem minőségét. Ennek ellenére a vezetékek keresztmetszetét a Villamos szerelési szabályzat szabályozza, mivel ez a jellemző a korrózióállóság szempontjából fontos (az elektródáknak 5-10 évig kell szolgálniuk).

Egyéb feltételek mellett van egy szabály: minél több fémtermék van az áramkörben, annál nagyobb az áramkör biztonsága. A földelés megszervezésével kapcsolatos munka meglehetősen fáradságos: minél több földelő vezeték, minél több földmunka, minél hosszabbak a rudak, annál mélyebbre kell őket kalapálni.

Mit válasszunk: az elektródák számát vagy hosszát - a munka szervezője dönti el. Vannak azonban bizonyos szabályok ezzel kapcsolatban:

A rudakat legalább 50 centiméterrel a szezonális fagyhorizont alá kell szerelni. Ezzel megszűnnek a szezonális tényezők, amelyek befolyásolják a rendszer hatékonyságát.
A függőlegesen telepített földelőkapcsolók közötti távolság. A távolságot a kontúr konfigurációja és a rudak hossza határozza meg. A megfelelő távolság kiválasztásához a megfelelő referenciatáblázatot kell használni.

A szeletelt fémet kalapáccsal 2,5-3 méterrel a talajba ütik. Ez még akkor is meglehetősen időigényes feladat, ha figyelembe vesszük, hogy a jelzett értékből körülbelül 70 centiméter árokmélységet kell levonni.

Gazdaságos anyagfelhasználás

Mivel a fémszelvény nem a legfontosabb paraméter, ajánlatos a legkisebb keresztmetszetű anyagot vásárolni. Azonban a minimális ajánlott értékeken belül kell maradnia. A leggazdaságosabb (de a kalapácsütéseknek ellenálló) hardver opciók:

32 mm átmérőjű és 3 mm falvastagságú csövek;
egyenlő polcos sarok (oldal - 50 vagy 60 milliméter, vastagság - 4 vagy 5 milliméter);
kerek acél (átmérője 12-16 mm).

Fémkötésként egy 4 mm vastag acélszalag lesz a legjobb választás. Alternatív megoldásként egy 6 mm-es acélrúd is megteszi.

Jegyzet! Az elektródák tetejére vízszintes rudakat hegesztenek. Ezért további 18-23 centimétert kell hozzáadni az elektródák közötti számított távolsághoz.

A külső földelő rész 4 mm-es szalagból készülhet (szélesség - 12 mm).

Képletek a számításokhoz

Alkalmas egy univerzális képlet, amelynek segítségével kiszámítják a függőleges elektróda ellenállását.

A számítások elvégzésekor nem nélkülözhetjük a referenciatáblázatokat, ahol a hozzávetőleges értékeket feltüntetik. Ezeket a paramétereket a talaj összetétele, átlagos sűrűsége, vízmegtartó képessége és az éghajlati zóna határozza meg.

Beállítjuk a szükséges számú rudat, figyelmen kívül hagyva a vízszintes vezető ellenállását.

A függőleges rúd ellenállási szintjét a vízszintes típusú földelőelektróda ellenállási indexe alapján határozzuk meg.

A kapott eredmények alapján beszerezzük a szükséges mennyiségű anyagot, és tervezzük a földelési rendszer létrehozásának megkezdését.

Következtetés

Mivel a talaj legnagyobb ellenállása száraz és fagyos időben figyelhető meg, a legjobb, ha erre az időszakra tervezzük a földelési rendszer megszervezését. A földelés kiépítése átlagosan 1-3 munkanapot vesz igénybe.

Az árok földdel történő visszatöltése előtt ellenőrizni kell a földelőberendezések működőképességét. Az optimális vizsgálati környezetnek a lehető legszárazabbnak kell lennie, és a talajban kevés nedvesség van. Mivel a tél nem mindig hómentes, a földelési rendszer kiépítését a legegyszerűbb nyáron kezdeni.

Földelés szükséges az elektromos készülékek károsodása, a tápvezetékek szigetelése, a vezetők rövidzárlatának biztonsága érdekében. A földelés lényege, hogy a földelt elektromos berendezés érintkezési pontján a potenciált a megengedett legnagyobb értékekre csökkentsük.

A potenciálcsökkentés kétféleképpen történik:

Nullázás - a készülékház csatlakoztatása az alállomáshoz vezető nullavezetővel;
Földelés - a ház csatlakoztatása az épületen kívül a földben található földhurokhoz.

Az első lehetőség egyszerűbb, de a nullavezető sérülése esetén megszűnik a funkcióinak ellátása, és ez veszélyes. Ezért a földhurok megléte a biztonság biztosításának előfeltétele.

A földelés kiszámítása magában foglalja a földelőeszköz ellenállásának meghatározását, amely nem lehet nagyobb, mint a műszaki szabványok által előírt.

Földhurok

A földhurok kialakítását, a felhasznált anyagok típusait a dokumentumokban foglalt feltételek korlátozzák, például a PUE-ban, az elektromos berendezésekre vonatkozó szabályokban.

Kivétel nélkül minden elektromos berendezést földelni kell, mind az alállomáson, mind a vállalatnál vagy otthon.

A földhurok leggyakoribb kialakítása egy vagy több fémcsap (földelektródák), amelyek a földbe vannak temetve és hegesztett csatlakozással vannak összekötve. Fémvezető segítségével a földhurok földelt eszközökhöz csatlakozik.

Földelővezetékként festetlen acél vagy rézbevonatú acél anyagokat használnak, amelyek mérete nem lehet kisebb az alábbiakban megadottaknál:

Hengerelt kerek - átmérője legalább 12 mm;
Sarok - legalább 50x50x4 mm;
Csövek - legalább 25 mm átmérőjűek, legalább 4 mm falvastagsággal.

Minél jobb a földelőelektródák vezetőképessége, annál hatékonyabban működik a földelés, ezért a legelőnyösebb megoldás a rézelektródák alkalmazása, de ez a gyakorlatban a réz magas költsége miatt nem fordul elő.

A bevonat nélküli acél nagy korróziós hatású, különösen a nedves talaj és a levegő határán, ezért a fémfalak minimális vastagságát (4 mm) határozzák meg.

A horganyzott fém jól ellenáll a korróziónak, de nem áramfolyás esetén. Már a legkisebb áram is elektrokémiai folyamatot idéz elő, melynek eredményeként egy vékony cinkréteg minimális ideig kitart.

A modern földelési rendszerek rézbevonatú acélból készülnek. Mivel a gyártáshoz használt réz mennyisége alacsony, a kész anyagok költsége nem sokkal magasabb, mint az acél, és az élettartam többszörösére nő.

A földhurkok legelterjedtebb kialakítása az elektródák háromszög alakú vagy soros elhelyezése. A szomszédos elektródák távolsága 1,2-2 m, a fektetési mélység pedig 2-3 m A fektetési mélység (az elektródák hossza) nagymértékben függ a talaj jellemzőitől. Minél nagyobb az elektromos ellenállása, annál mélyebben kell feküdniük az elektródáknak. Ennek a mélységnek mindenesetre meg kell haladnia a talaj fagyási mélységét, mivel a fagyott talaj nagy ohmos ellenállással rendelkezik. Ugyanez vonatkozik az alacsony páratartalmú területekre.

Ahol valószínűleg nagy áramok folynak, például egy alállomásban vagy nagy berendezésű üzemben, ott a földhurok kialakításának és számításának megválasztása nagyon fontos a biztonság szempontjából.

Földellenállási tényezők

A védőföldelő berendezés kiszámítása számos feltételtől függ, amelyek közül a főbbeket meg lehet különböztetni, amelyeket a további számításokban használnak:

Föld ellenállás;
Elektróda anyaga;
Az elektródák lefektetésének mélysége;
A földelő elektródák elhelyezkedése egymáshoz képest;
Időjárás.

Földellenállás

Maga a talaj néhány kivételtől eltekintve alacsony elektromos vezetőképességű. Ez a jellemző a nedvességtartalomtól függően változik, mivel a víz a benne oldott sókkal jó vezető. Így a talaj elektromos tulajdonságai a benne lévő nedvesség mennyiségétől, a só összetételétől és a talaj nedvességmegtartó tulajdonságaitól függenek.

Gyakori talajtípusok és jellemzőik

Talajtípus	Ellenállás ρ, Ohm m
Szikla	4000
Agyag	100
csernozjom	30
Homok	500
homokos vályog	300
Mészkő	2000
Kertföld	50
Agyag	70

A táblázatból látható, hogy az ellenállás több nagyságrenddel is eltérhet. Valós körülmények között a helyzetet bonyolítja, hogy különböző mélységekben a talaj típusa eltérő lehet, és nincsenek egyértelműen meghatározott határok a rétegek között.

Elektróda anyaga

A számításoknak ez a része a legegyszerűbb, mivel csak néhány típusú anyagot használnak a földelés gyártásához:

Acél;
Réz;
rézzel bevont acél;
Cink Steel.

Tiszta rezet a magas költsége miatt nem használnak, a leggyakrabban használt anyagok a tiszta és horganyzott acél. Az utóbbi időben egyre elterjedtebbek a földelési rendszerek, amelyek rézréteggel bevont acélt használnak. Az ilyen elektródák a legalacsonyabb ellenállással rendelkeznek, ami jó stabilitást mutat az idő múlásával, mivel a rézréteg jól ellenáll a korróziónak.

A bevonat nélküli acél a legrosszabb jellemzőkkel rendelkezik, mivel a korróziós réteg (rozsda) növeli az érintkezési ellenállást az elektróda-föld határfelületen.

Könyvjelző mélysége

Az elektróda és a talaj érintkezési határvonalának lineáris kiterjedése, valamint az áramkörben részt vevő földréteg mérete az elektródák lefektetési mélységétől függ. Minél nagyobb ez a réteg, annál kisebb lesz az ellenállás értéke.

Egy megjegyzésre. Ezenkívül az elektródák felszerelésekor szem előtt kell tartani, hogy minél mélyebben helyezkednek el, annál közelebb kerülnek a víztartó réteghez.

Az elektródák elhelyezkedése

Ez a jellemző a legkevésbé nyilvánvaló és nehezen érthető. Tudnia kell, hogy minden földelőelektróda hatással van a szomszédos elektródákra, és minél közelebb vannak elhelyezve, annál kevésbé lesznek hatékonyak. A hatás pontos igazolása meglehetősen bonyolult, csak számításba kell venni a számításoknál és a kivitelezésnél.

A hatásfok elektródák számától való függését könnyebb megmagyarázni. Itt egy analógiát vonhatunk le a párhuzamosan kapcsolt ellenállásokkal. Minél több van belőlük, annál kisebb a teljes ellenállás.

Időjárás

A földelő berendezés a legjobb paraméterekkel rendelkezik magas talajnedvesség mellett. Száraz és fagyos időben a talajellenállás meredeken megnő, és bizonyos feltételek (teljes kiszáradás vagy fagyás) elérésekor maximális értéket vesz fel.

Jegyzet! Az időjárási viszonyok hatásának minimalizálása érdekében az elektródák lefektetési mélysége télen a maximális fagymélység alatt legyen, vagy elérje a víztartó réteget, hogy megakadályozza a kiszáradást.

Fontos! A következő számításokat a legrosszabb esetekre kell elvégezni, mivel minden más esetben a földelési ellenállás csökken.

Számítási módszer

A fő számítási paraméter a földellenállás szükséges értéke, amelyet a szabályozó dokumentumok szabályoznak, a tápfeszültség nagyságától, az elektromos berendezések típusától és a használat feltételeitől függően.

Szigorú védőföldelési számítás, amely megadja az elektródák számát és hosszát, nem létezik, ezért ez bizonyos közelítéseken és tűréseken alapul.

Először is figyelembe veszik a talaj típusát, és meghatározzák a földelő elektródák hozzávetőleges hosszát, anyagukat és mennyiségüket. Ezután elvégzik a számítást, amelynek sorrendje a következő:

Meg kell határozni egy elektróda áramterjedési ellenállását;
A függőleges földelővezetékek számát a relatív helyzetük figyelembevételével számítják ki.

Egyszeres földelés

Az áram terjedési ellenállását a következő képlet alapján számítjuk ki:

Ebben a kifejezésben:

ρ fajlagos ekvivalens talajellenállás;

l az elektróda hossza;

d az átmérő;

t a talajfelület és az elektróda középpontja közötti távolság.

Ha cső vagy hengerelt termékek helyett sarkot használnak, elfogadják:

d = b 0,95, ahol b a sarokpolc szélessége.

Többrétegű talaj egyenértékű ellenállása:

ρ1 és ρ2 a talajrétegek fajlagos ellenállása;
H a felső réteg vastagsága;
Ψ a szezonális tényező.

A szezonális együttható az éghajlati zónától függ. A használt elektródák számától függően szintén módosul. A szezonális tényező indikatív értékei 1,0 és 1,5 között mozognak.

Az elektródák száma

A szükséges elektródák számát a következő kifejezés határozza meg:

n \u003d Rz / (K R), ahol:

Rz - a földelő berendezés megengedett legnagyobb ellenállása;
K a hasznosítási tényező.

A használati tényező választható. a kiválasztott számú földelőelektródának, a relatív helyzetüknek és a köztük lévő távolságnak megfelelően.

Az elektródák sorelrendezése

	Mennyiség elektródák	Együttható
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

kontúr elhelyezéseelektródák

Az elektródák közötti távolság és hosszuk aránya	Mennyiség elektródák	Együttható
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

A földhurok kiszámítása nem mindig adja meg a kívánt értéket, ezért előfordulhat, hogy többször meg kell tenni, megváltoztatva a földelő elektródák számát és geometriai méreteit.

Talajmérés

A talajellenállás mérésére speciális mérőműszereket használnak. A földelés mérésére a megfelelő engedéllyel rendelkező szervezetek jogosultak. Általában ezek energetikai szervezetek és laboratóriumok. A mért paraméterek bekerülnek a mérési jegyzőkönyvbe és a vállalkozásnál (műhelyben, alállomáson) tárolódnak.

A talajellenállás számítása összetett feladat, amelyben számos feltételt kell figyelembe venni, ezért ésszerűbb az erre a területre szakosodott szervezetek segítségét igénybe venni. A probléma megoldásához számításokat végezhet egy online számológépen, amelynek példája nyilvánosan megtalálható az interneten. Maga a számolóprogram megmondja, hogy milyen adatokat kell figyelembe venni a számításoknál.

Videó

A földelőeszközök számítása főként magának a földelővezetőnek a kiszámítására korlátozódik, mivel a legtöbb esetben a földelővezetőket elfogadják a PTE és a PUE szerinti mechanikai szilárdság és korrózióállóság feltételei szerint. Az egyetlen kivételt a külső földelő berendezéssel rendelkező telepítés jelenti. Ezekben az esetekben az összekötő vezeték és a földelektróda sorosan kapcsolt ellenállásait úgy kell kiszámítani, hogy összellenállásuk ne haladja meg a megengedett értéket.

Kiemelendők hazánk sarki és északkeleti régióira vonatkozó földelő berendezések számításának kérdései. Permafrost talajok jellemzik őket, amelyek felszíni rétegeinek fajlagos ellenállása egy-két nagyságrenddel nagyobb, mint a Szovjetunió központi zónájában normál körülmények között.

A földelő vezetékek ellenállásának kiszámítása a Szovjetunió más régióiban a következő sorrendben történik:

1. Megállapításra kerül a PUE szerint előírt r zm földelőberendezés megengedett ellenállása. Ha a földelő berendezés több elektromos berendezésnél közös, akkor a földelőeszköz számított ellenállása a legkisebb a szükséges ellenállások közül.

2. A kifejezésekből meghatározzuk a mesterséges földelő elektróda szükséges ellenállását, figyelembe véve a párhuzamosan kapcsolt természetes földelő elektródák használatát.

(8-14)

ahol r zm a földelő berendezés megengedett ellenállása az 1. pont szerint, R és a mesterséges földelő elektróda ellenállása; Természetes földelőelektróda R e-ellenállása. A talaj számított fajlagos ellenállását meghatározzuk, figyelembe véve azokat a szorzótényezőket, amelyek figyelembe veszik a talaj nyári kiszáradását és télen fagyását.

A talajra vonatkozó pontos adatok hiányában használhatja a táblázatot. 8-1, amely az előzetes számításokhoz ajánlott átlagos talajellenállási adatokat mutatja.

8-1. táblázat

Előzetes számításokhoz javasolt talajok és vizek átlagos ellenállása

Jegyzet. A talaj fajlagos ellenállását a talaj 10-20 tömegszázalékos nedvességtartalmánál határozzuk meg

A megbízhatóbb eredmények elérése érdekében az ellenállás mérését a meleg évszakban (május-október) végzik a Szovjetunió központi zónájában. A talaj fajlagos ellenállásának mért értékéhez a talaj állapotától és a csapadék mennyiségétől függően k korrekciós tényezőket vezetünk be, figyelembe véve a talaj kiszáradásából és fagyásából adódó változást, azaz P calc \u003d P k

4. Meghatározzuk egy függőleges elektróda R v.o. terjedési ellenállását. táblázat képletek. 8-3. Ezek a képletek kerek acélból vagy csövekből készült rúdelektródákra vonatkoznak.

Függőleges szögacél elektródák használatakor a képletben a csőátmérő helyett a szög ekvivalens átmérője kerül behelyettesítésre, amelyet a kifejezéssel számítanak ki.

(8-15)

ahol b a sarok oldalainak szélessége.

5. A függőleges földelővezetékek hozzávetőleges számát egy korábban elfogadott kihasználási tényezővel határozzuk meg

(8-16)

ahol R v.o. egy függőleges elektróda terjedési ellenállása a 4. pontban meghatározottak szerint; R és - a mesterséges földelő elektróda szükséges ellenállása; K és in, zm - a függőleges földelő elektródák használati együtthatója.

8-2. táblázat

A k szorzótényező értéke különböző éghajlati övezetekre

A függőleges földelővezetékek használati együtthatóit a táblázat tartalmazza. 8-4 sorba és táblázatba rendezésekor. 8-5 a kontúr mentén történő elhelyezésükkor

6. Az Rg vízszintes elektródák terjedési ellenállását a táblázat képletei alapján határozzuk meg. 8-3. A vízszintes elektródák használatának együtthatói egy korábban elfogadott számú függőleges elektródára a táblázatból származnak. 8-6. ábra függőleges elektródák sorba rendezésével és táblázat szerint. A 8-7. ábrán látható függőleges elektródák elrendezésével a kontúr mentén.

7. A függőleges elektródák szükséges ellenállása megadva, figyelembe véve a vízszintes összekötő elektródák vezetőképességét a kifejezésekből

(8-17)

ahol R g - a 6. bekezdésben meghatározott vízszintes elektródák terjedésének ellenállása; R és - a mesterséges földelő elektróda szükséges ellenállása.

8-3. táblázat

Képletek különböző földelőelektródák áramterjedési ellenállásának meghatározására

8-4. táblázat

Függőleges földelővezetékek kihasználási együtthatói, K és, in, gm, egy sorban elhelyezve, a vízszintes kommunikációs elektródák hatásának figyelembevétele nélkül

8-5. táblázat

A kontúr mentén elhelyezett függőleges földelővezetékek kihasználási együtthatói, K és in, zm, a vízszintes csatolóelektródák hatásának figyelembevétele nélkül

8-6. táblázat

Vízszintes összekötő elektródák K és, g, zm használati együtthatói, függőleges elektródák sorában

8-7. táblázat

A függőleges összekötő elektródák K és, g, gm felhasználási együtthatói függőleges elektródák áramkörében

8. A függőleges elektródák számát a táblázat szerinti kihasználási tényezők figyelembevételével adjuk meg. 8-4 és 8-5:

A függőleges elektródák számát végül az elhelyezési feltételekből veszik.

9. 1000 V feletti, nagy földzárlati áramú telepítéseknél a csatlakozó vezetékek hőellenállását a (8-11) képlet szerint kell ellenőrizni.

1. példa. A 110/10 kV-os alállomás hurokföldelő elektróda rendszerét a következő adatokkal kell kiszámítani: a 110 kV-os oldalon a földzárlatok során a földelésen átmenő maximális áramerősség 3,2 kA, a 10-es oldalon a maximális földelési áram földzárlatkor. kV oldal 42 A; talaj az alállomás építésének helyén - vályog; éghajlati zóna 2; Ezenkívül földelésként egy 1,2 Ohm-os földelési ellenállású kábelrendszert használnak.

Megoldás 1. A 110 kV-os oldalhoz 0,5 Ohm-os földelési ellenállás szükséges A 10 kV-os oldalhoz a (8-12) képlet szerint:

ahol az U calc földelőkészülék névleges feszültsége 125 V, mivel a földelőeszközt 1000 V-ig terjedő feszültségű alállomási berendezésekhez is használják.

Így az rzm = 0,5 Ohm ellenállást vesszük kiszámítottnak.

2. A mesterséges földelő elektróda ellenállását a kábeltartó rendszer használatának figyelembevételével számítjuk ki

asztal 8-1 az 1000 ohm. ,8 m

Becsült fajlagos ellenállások: vízszintes elektródák esetén R számított g = 4,5x100 = 450 Ohm m; függőleges elektródáknál kalc.v = 1,8x100 = 180 Ohm m.

4. Meghatározzuk egy függőleges elektróda terjedési ellenállását - egy 2,5 m hosszú 50-es sarok, amikor a talajszint alá 0,7 m-rel bemerül, a táblázat képlete szerint. 8-3:

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

5. A függőleges földelővezetékek hozzávetőleges számát a korábban elfogadott K kihasználtsági tényezővel kell meghatározni, és in, gm = 0,6:

6. Meghatározzuk a sarkok felső végére hegesztett vízszintes elektródák (40x4 mm 2 szalagok) terjedési ellenállását. Az összekötő szalag használati együtthatója a K és g, gm áramkörben körülbelül 100 sarkok számával és a / l \u003d 2 arányával a táblázat szerint. 8-7 egyenlő 0,24-gyel. A szalagnak a kontúr kerülete mentén történő szétterülésével szembeni ellenállás (l = 500 m) a táblázat képlete szerint. 8-3 egyenlő:

7. Függőleges elektródák finomított ellenállása

8. A függőleges elektródák meghatározott számát K kihasználtsági tényezővel határozzuk meg, és g, zm = 0,52, a táblázatból. 8-5, ahol n = 100 és a/l = 2:

116 szögletet végül elfogadnak.

A kontúron kívül a területen hosszirányú csíkokból álló rács van elrendezve, a berendezéstől 0,8-1 m távolságra, 6 méterenként keresztirányú csatlakozásokkal. Ezek az el nem számolt vízszintes elektródák csökkentik a teljes földelési ellenállást, vezetőképességük a biztonsági ráhagyásig megy.

9. Ellenőrizzük a 40 × 4 mm 2 méretű szalag hőstabilitását.

A szalag minimális szakasza a rövidzárlati hőellenállás feltételeitől. a (8-11) képletben a földre a csökkentett áram áramlási idejű rövidzárlattal. tp \u003d 1.1 egyenlő:

Így a 40 × 4 mm 2 méretű szalag kielégíti a hőstabilitási feltételt.

2. példa. Két 6 / 0,4 kV-os, 400 kVA teljesítményű transzformátorral rendelkező alállomás földelését a következő adatokkal kell kiszámítani: a legnagyobb földelési áram 6 kV 18 A oldali földzárlat során; talaj az építkezésen - agyag; klímazóna 3; emellett földelésként egy 9 ohm terjedési ellenállású vízvezetéket használnak.

Megoldás. Az alállomás szomszédságában álló épület külső részén földelőelektróda rendszer kiépítését tervezzük, függőleges elektródák egy sorban 20 m hosszan elhelyezve; anyaga - kerek acél 20 mm átmérőjű, merítési módszer - csavarozás; a függőleges rudak 0,7 m mélységig bemerített felső végeit ugyanabból az acélból készült vízszintes elektródára hegesztik.

1. A 6 kV-os oldalhoz a (8-12) képlettel meghatározott földelési ellenállás szükséges:

ahol a földelőeszköz névleges feszültségét 125 V-nak feltételezzük, mivel a földelő berendezés közös a 6 és 0,4 kV oldalain.

A PUE szerint a földelési ellenállás nem haladhatja meg a 4 ohmot. Így a számított testellenállás rgm = 4 Ohm.

2. A mesterséges földelő elektróda ellenállását úgy számítjuk ki, hogy a vízvezetéket a talaj párhuzamos ágaként használják

3. A földelési építés (agyag) helyén történő számításokhoz javasolt talajellenállás a táblázat szerint. 8-1 az 70 Ohm*m. Növekvő k együtthatók a 3. éghajlati zónára a táblázat szerint. 8-2 2,2-nek számít a 0,7 m fektetési mélységű vízszintes elektródáknál és 1,5-nek a 2-3 m hosszú függőleges elektródáknál, amelyek felső végének fektetési mélysége 0,5-0,8 m.

Becsült fajlagos talajellenállás:

vízszintes elektródákhoz P számolt = 2,2 × 70 = 154 Ohm * m;

függőleges elektródákhoz P calc.v = 1,5x70 = 105 Ohm * m.

4. Egy 20 mm átmérőjű, 2 m hosszúságú rúd terjedési ellenállását a talajszint alá 0,7 m-rel bemerítve határozzuk meg a táblázat képlete szerint. 8-3:

5. A függőleges földelővezetékek hozzávetőleges számát egy korábban elfogadott K és K kihasználtsági tényezővel határozzuk meg. zm = 0,9

6. Meghatározzuk a függőleges rudak felső végéhez hegesztett, 20 mm átmérőjű, köracélból készült vízszintes elektróda terjedési ellenállását.

Egy vízszintes elektróda használati együtthatója egy kb. 6-os számú pálcasorban és a rudak közötti távolság és a rudak hosszának aránya a/l = 20/5x2 = 2 a táblázat szerint. 8-6 értéke 0,85.

A vízszintes elektróda terjedési ellenállását a táblázatban található képlet határozza meg. 8-3 és 8-8:

8-8. táblázat

Ellenállás növekedési együtthatók a mért talaj-ellenálláshoz (vagy talajellenálláshoz) a Szovjetunió középső sávjában

Megjegyzések: 1) 1-re vonatkozik, ha a mért Р (Rх) érték megközelítőleg megfelel a minimális értéknek (a talaj nedves - a mérési időt nagy mennyiségű csapadék előzte meg);

2) a k2-t akkor kell alkalmazni, ha a mért P (Rx) érték megközelítőleg megfelel az átlagértéknek (közepes nedvességtartalmú talaj - a mérési időt kis mennyiségű csapadék előzte meg);

3) k3-at kell alkalmazni, ha a mért Р (Rх) érték megközelítőleg megfelel a legmagasabb értéknek (száraz talaj - a mérések időpontját jelentéktelen mennyiségű csapadék előzte meg).

7. A függőleges elektródák nagyobb terjedési ellenállása

8. A függőleges elektródák meghatározott számát a K és a felhasználási tényező határozza meg. g) zm = 0,83, a táblázatból véve. 8-4 n = 5 és a/l= 20/2x4 = 2,5 esetén (a függőleges elektródák számának csökkentésének feltételéből a vízszintes elektród vezetőképességét figyelembe véve n = 5 helyett 6)

Végül négy függőleges rudat fogadunk el, miközben a szórási ellenállás valamivel kisebb a számítottnál.

Kivonat az Ipari tápegység kézikönyvéből

A. A. Fedorov és G. V. Szerbinovszkij főszerkesztője alatt

Az elektromos árammal ellátott bármely tárgy körül létrehozott védőáramkör biztosítja, hogy a speciálisan felszerelt elektródákon keresztül nagy feszültség áramoljon a talajba. Az ilyen kialakítások megvédik a drága berendezéseket a rövidzárlatoktól és a túlfeszültség okozta kiégéstől. A szerkezet beépítését a vezetők elektromos vezetőképességi szintjére vonatkozó számítások eredményeinek megfelelően kell elvégezni.

A számítás célja

Lakossági vagy egyéb létesítményre történő telepítés előtt szabványos méretekre van szükség. Ez a kialakítás a következőkből áll:

a talajhoz függőlegesen szerelt elemek;
karmester;
a kontúrt vízszintes síkban összekötő csíkok.

Az elektródákat vízszintes földelő elektródával beássák és egymáshoz kapcsolják. Ezt követően a létrehozott védelmi rendszert csatlakoztatják az elektromos panelhez.

Az ilyen mesterséges szerkezeteket különböző feszültségmutatókkal rendelkező elektromos hálózatokban használják:

380 V-tól változtatható;
állandó 440 V-tól;

veszélyes termelő létesítményekben.

A védőrendszereket a berendezés különböző helyeire szerelik fel. A telepítés helyétől függően távoliak vagy kontúrosak. Nyitott szerkezeteknél az elemek közvetlenül a földelő elemhez csatlakoznak. A kontúreszközöknél az elhelyezés a külső kerület mentén vagy a készülék belsejében történik. Minden típusú védőberendezés esetében számítást kell végezni a függőleges földelővezetékek ellenállásának, a szükséges rudak számának és a csatlakoztatáshoz szükséges szalagok hosszának meghatározásához.

A speciális eszközökön kívül természetes rendszerek is használhatók:

kommunikáció fémcsövekről;
fémszerkezetek;
alállomások;
alátámasztja;
fém kábelköpeny;
burkolat.

A vezetőképesség számításokat mesterséges szerkezetekre készítik. Az erőművek felhasználási helyén való elrendezésük biztosítja az elektromos áram eltávolítását a talajba, megvédve az embereket és a berendezéseket a túlfeszültség következtében fellépő nagyméretű kisülésektől. Minél alacsonyabb az elektromos vezetőképesség, annál alacsonyabb a védőszerkezeten át távozó elektromos áram szintje.

A földhurok lépésről lépésre történő kiszámítása

A számításokat az elemek számának, egymástól való távolságának, a talaj áramvezető képességének és a függőleges földelektródában való ásás mélységének figyelembevételével kell elvégezni. Ezen paraméterek felhasználásával lehetővé válik a védőföldelés pontos kiszámítása.

Először is meg kell határoznia a talaj típusát a táblázatból. Ezt követően válassza ki a megfelelő anyagokat az építkezéshez. Ezután a számításokat speciális képletekkel végzik, amelyek meghatározzák az összes elem számát, valamint az elektromos áram vezetési képességét.

A kapott eredmények alapján megtörténik a teljes rendszer beépítése, amely után ellenőrző méréseket végeznek az áramvezető képességére vonatkozóan.

Kezdeti adatok

Az erőérték kiszámításakor meg kell határozni számuk arányát, az összekötő szalagok hosszát és az ásás távolságát.

Ezenkívül figyelembe kell venni a talaj fajlagos ellenállását, amelyet a nedvességtartalma határoz meg. A stabil érték eléréséhez az elektródákat legalább 0,7 méter mélységig a talajba kell temetni. Szintén fontos, hogy ne térjen el magának a védőeszköznek a GOST által meghatározott méretétől.A számítás során kész táblázatokat kell használni, amelyek már rendelkezésre állnak a felhasznált anyagok és bizonyos típusú elektromos vezetőképesség mutatóival. talajok.

A különböző talajok elektromos vezetőképességének mutatóinak táblázata

A függőleges elektróda talajba való eltemetésének szükséges mélységét a következő képlettel számítjuk ki:

A védőszerkezet beépítésekor gondoskodni kell arról, hogy a fémrudak teljesen a föld felső rétegébe, részben pedig annak alsó szintjeibe kerüljenek. A számítások során a talaj elektromos vezetőképességi szintjének átlagos együtthatóit kell használni a különböző évszakokban bizonyos éghajlati övezetekben, amelyeket ebben a táblázatban mutatunk be:

Talajellenállás különböző éghajlati zónákban

Az összeszerelt szerkezetben lévő függőleges elemek számának pontos meghatározásához anélkül, hogy figyelembe venné az őket összekötő keskeny csíkok mutatóit, a következő képletet kell használnia:

Ebben az Rн, amely egy bizonyos típusú talajon átterjedő áram erősségét jelöli, amelynek ellenállási együtthatója a táblázatból származik.

Az anyag fizikai paramétereinek kiszámításához figyelembe kell venni a használt rendszerelemek méreteit:

12x4 - 48 mm2 szalagokhoz;
a sarkoknál 4x4 mm;
acélkörhöz - 10 mm2;
3,5 mm falvastagságú csövekhez.

Földelési számítási példa

Ki kell számítani a használt vezetők vezetőképességét, figyelembe véve a talaj jellemzőit, minden elektródára külön-külön a képlet szerint:

Ahol:

Ψ az éghajlati együttható, amely a referencia irodalomból származik;
ρ1, ρ2 - a föld felső és alsó rétegének vezetőképességének értéke;
H a talaj felső rétegének vastagsága;
t a függőleges elem mélysége az árokban.

Az ilyen szerkezetek rudait a hatályos előírásoknak megfelelően legalább 0,7 méteres magasságban kell eltemetni.

Mi legyen a számítás végén

Az alkalmazott képletekkel végzett számítások elvégzése után meg lehet kapni a mesterséges földelő berendezés pontos ellenállását. Természetes rendszerekben gyakran lehetetlen ezeket a mutatókat megmérni, mivel nem lehet pontosan meghatározni az eltemetett kommunikációk, nyomvonalak, kábelek vagy már telepített fémszerkezetek méretét.

A számítások elvégzése után meg lehet szerezni a kontúrhoz szükséges rudak és szalagok pontos számát, ami segít megbízható védelmi rendszer létrehozásában a használt berendezések és az egész objektum egésze számára. A számítások segítenek meghatározni a rudakat összekötő szalagok pontos hosszát is. Az összes számítás fő eredménye az lesz, hogy megkapjuk a létrehozott áramkörben használt vezetők tulajdonságainak végső értékét, amely meghatározza a rajtuk áthaladó elektromos áram erősségét. Ez a legfontosabb PES szabvány, amely bizonyos értékeket tartalmaz a különböző feszültségjelzőkkel rendelkező hálózatokhoz.

A talajellenállás megengedett értékei az előírások szerint

Vannak egységes normatív értékek, amelyek szerint egy bizonyos feszültségértékű elektromos hálózat áramterjedési ellenállása nem haladhatja meg a megállapított GOST szabványokat. A 220 V feszültségű hálózatokban ez nem haladhatja meg a 8 ohmot. 380 V feszültségnél értéke nem haladhatja meg a 4 ohmot.

A teljes áramkör mutatóinak kiszámításához használhatja az R \u003d R0 / ηv * N képletet, amelyben:

R0 egy elektróda vezetőképességi szintje;
R - az áram áthaladásának akadályozási szintjének jelzése a teljes rendszerben;
ηv - a védőeszköz használati együtthatója;
N az elektródák száma a teljes áramkörben.

A kontúreszközhöz szükséges anyag

Összeállíthatja az áramkört fém anyagból:

sarok,
meghatározott méretű csíkok.

Ezt követően egy független mérőlaboratórium szakértőjének kell ellenőriznie. Természetes kontúrként használható az épületvasalás, ha az épület teherhordó szerkezeteiben jelen van. A PES tartalmaz egy speciális listát azokról a szerkezetekről, amelyek természetes kontúrként használhatók védelmi rendszerek létrehozásakor.

A teljes szerkezet működésének ellenőrzéséhez speciális eszközökkel ellenőrizni kell a függőleges földelő vezetékek és a teljes rendszer összértékét és ellenállását. Ezt a munkát az elektromos laboratórium független szakértőire kell bízni. Annak érdekében, hogy a szerkezet megbízhatóan védje az egész objektumot, rendszeresen méréseket kell végezni, ellenőrizve azok értékét a megállapított szabványoknak megfelelően.

) alapján egyetlen mélyföldelő elektródához moduláris földelés egy 14,2 mm átmérőjű fémrúdból készült hagyományos függőleges földelőelektróda számításaként készült.

Egyetlen függőleges földelőelektróda földelési ellenállásának kiszámításának képlete:

ahol:
ρ - talaj-ellenállás (Ohm*m)
L - földelektróda hossza (m)
d - a földelektróda átmérője (m)
T - földelektróda behatolása (távolság a talaj felszínétől a földelő elektróda közepéig)(m)
π – Pi matematikai állandó (3,141592)
ln - természetes logaritmus

A ZANDZ elektrolitikus földelésnél a földelési ellenállás kiszámításának képlete a következőre egyszerűsödik:

- ZZ-100-102 készlethez

A csatlakozó földelő vezeték hozzájárulását itt nem vesszük figyelembe.

A testelektródák közötti távolság

A földelektróda többelektródás konfigurációja esetén egy másik tényező is befolyásolni kezdi a végső földelési ellenállást - a testelektródák közötti távolság. A földelés számítási képleteiben ezt a tényezőt a "kihasználtsági tényező" érték írja le.

Moduláris és elektrolitikus földelés esetén ez az együttható elhanyagolható (azaz értéke 1), ha a földelektródák között bizonyos távolságra van szükség:

nem kisebb, mint az elektróda bemerülési mélysége - modulárishoz
legalább 7 méter - elektrolithoz

Az elektródák csatlakoztatása a földelő elektródához

A földelő elektródák egymáshoz és a tárgyhoz való csatlakoztatásához rézrudat vagy acélszalagot használnak földelővezetőként.

A vezeték keresztmetszetét gyakran választják - 50 mm² réznél és 150 mm² acélnál. Általánosan elterjedt a hagyományos 5 * 30 mm-es acélszalag használata.

Villámhárító nélküli magánházhoz elegendő egy 16-25 mm² keresztmetszetű rézhuzal.

A földelő vezeték lefektetésével kapcsolatos további információk a „földelés telepítése” című külön oldalon találhatók.

Tárgyba történő villámcsapás valószínűségének kiszámítására szolgáló szolgáltatás

Ha a földelő berendezésen kívül külső villámvédelmi rendszert kell beépíteni, használhatja az egyedi, védett villámhárítókat. A szolgáltatást a ZANDZ csapata a G. M. Krzhizhanovskyról elnevezett Energiaintézettel (JSC ENIN) közösen fejlesztette ki.

Ez az eszköz nemcsak a villámvédelmi rendszer megbízhatóságának ellenőrzését teszi lehetővé, hanem a villámvédelem legracionálisabb és leghelyesebb tervezését is, feltéve, hogy:

az építési és szerelési munkák alacsonyabb költsége, a szükségtelen készletek csökkentése és a kevésbé magas, olcsóbb beszerelésű villámhárítók használata;
kevesebb villámcsapás a rendszerbe, csökkentve a másodlagos negatív következményeket, ami különösen fontos a sok elektronikai eszközzel rendelkező létesítményeknél (a villámcsapások száma a villámhárító magasságának csökkenésével csökken).

a rendszer objektumaiba történő villámtörés valószínűsége (a védelmi rendszer megbízhatósága 1 mínusz a valószínűségi érték);
a rendszerben évente bekövetkezett villámcsapások száma;
a villám áttörések száma, megkerülve a védelmet, évente.

Az ilyen információk birtokában a tervező összehasonlíthatja a megrendelői és a hatósági dokumentáció követelményeit a kapott megbízhatósággal, és intézkedéseket tehet a villámvédelem kialakításának megváltoztatására.

A számítás megkezdéséhez .

Azt is ajánljuk

Betöltés...

itthon > gépészet