Izračun ozemljitvene naprave programa ozemljitvene zanke. Izračun ozemljitvenih naprav

Ozemljitveni sistem zagotavlja varnost stanovalcev in nemoteno delovanje električnih naprav. Ozemljitev preprečuje električni udar v primeru puščanja električne energije na netokovne kovinske elemente, ki nastanejo ob poškodbi izolacije. Ustvarjanje varnostnega sistema je odgovoren dogodek, zato je treba pred izvedbo izračunati ozemljitev.

Naravna tla

V času, ko je bil seznam gospodinjskih aparatov v domu omejen na en televizor, hladilnik in pralni stroj, so bile ozemljitvene naprave redko uporabljene. Zaščita pred uhajanjem toka je bila dodeljena naravnim ozemljitvenim vodnikom, kot so:

• neizolirane kovinske cevi;
• ohišje vodnjakov;
• elementi kovinskih ograj, uličnih svetilk;
• pletenje kabelskih omrežij;
• jekleni elementi temeljev, stebrov.

Najboljša možnost za naravno ozemljitev je jekleni vodovod. Vodne cevi zaradi svoje dolge dolžine zmanjšujejo odpornost proti širjenju toka. Učinkovitost vodovodnih cevi je dosežena tudi zaradi njihovega polaganja pod stopnjo sezonskega zmrzovanja, zato niti toplota niti mraz ne vplivata na njihove zaščitne lastnosti.

Kovinski elementi podzemnih betonskih izdelkov so primerni za ozemljitveni sistem, če izpolnjujejo naslednje zahteve:

• zadosten je (v skladu z normativi Pravilnika o električnih inštalacijah) stik z glineno, peščeno ilovno ali mokro peščeno podlago;
• med gradnjo temeljev je bila izvedena ojačitev v dveh ali več odsekih;
• kovinski elementi imajo varjene spoje;
• odpornost ojačitve je v skladu s predpisi PUE;
• obstaja električna povezava z ozemljitvenim vodilom.

Opomba! Od celotnega seznama zgornjih naravnih ozemljitev so izračunane le podzemne armiranobetonske konstrukcije.

Učinkovitost delovanja naravne ozemljitve se ugotavlja na podlagi meritev, ki jih opravi pooblaščena oseba (predstavnik Energonadzorja). Na podlagi opravljenih meritev bo specialist podal priporočila o potrebi po namestitvi dodatnega tokokroga v naravno ozemljitveno zanko. Če naravna zaščita ustreza zahtevam predpisov, Pravilnik o električnih inštalacijah kaže na neustreznost dodatne ozemljitve.

Izračuni za umetno ozemljitev

Skoraj nemogoče je narediti popolnoma natančen izračun ozemljitve. Tudi profesionalni oblikovalci delujejo s približnim številom elektrod in razdaljami med njimi.

Razlog za zapletenost izračunov je veliko število zunanjih dejavnikov, od katerih ima vsak pomemben vpliv na sistem. Na primer, nemogoče je predvideti natančno raven vlažnosti, dejanska gostota tal, njena upornost itd. niso vedno znani. Zaradi nepopolne gotovosti vhodnih podatkov se končni upor organizirane ozemljitvene zanke na koncu razlikuje od osnovne vrednosti.

Razlika v načrtovanih in dejanskih indikatorjih se izravna z namestitvijo dodatnih elektrod ali s povečanjem dolžine palic. Kljub temu so predhodni izračuni pomembni, saj omogočajo:

• zavrniti nepotrebne stroške (ali jih vsaj zmanjšati) za nakup materiala, za zemeljska dela;
• izberite najprimernejšo konfiguracijo ozemljitvenega sistema;
• izbrati pravi način delovanja.

Za lažji izračun je na voljo različna programska oprema. Za razumevanje njihovega dela pa je potrebno določeno znanje o načelih in naravi izračunov.

Zaščitne komponente

Zaščitna ozemljitev vključuje elektrode, nameščene v tleh in električno povezane z ozemljitvenim vodilom.

Sistem ima naslednje elemente:

1. Kovinske palice. Ena ali več kovinskih palic usmerja širjenje toka v tla. Običajno se kot elektrode uporabljajo kosi dolge kovine (cevi, koti, okrogli kovinski izdelki). V nekaterih primerih se uporablja jeklena pločevina.
2. Kovinski vodnik, ki združuje več ozemljitvenih vodnikov v en sam sistem. Običajno se v tej vlogi uporablja vodoravni vodnik v obliki vogala, palice ali traku. Kovinska vez je privarjena na konce elektrod, zakopanih v zemljo.
3. Prevodnik, ki povezuje ozemljitveno elektrodo, ki se nahaja v tleh, z vodilom, ki ima povezavo z zaščiteno opremo.

Zadnja dva elementa se imenujeta enako - ozemljitveni vodnik. Oba elementa opravljata isto funkcijo. Razlika je v tem, da se kovinska vez nahaja v tleh, vodnik za povezavo ozemljitve z vodilom pa se nahaja na površini. V zvezi s tem za vodnike veljajo neenake zahteve glede odpornosti proti koroziji.

Načela in pravila izračunavanja

Tla so eden od sestavnih elementov ozemljitvenega sistema. Njegovi parametri so pomembni in so vključeni v izračune na enak način kot dolžina kovinskih delov.

Pri izračunih se uporabljajo formule, določene v Pravilih za električne instalacije. Uporabljajo se spremenljivi podatki, ki jih zbere namestitveni program, in stalni parametri (na voljo v tabelah). Stalni podatki vključujejo na primer odpornost tal.

Določitev primerne konture

Najprej morate izbrati obliko konture. Zasnova je običajno izdelana v obliki določene geometrijske figure ali preproste črte. Izbira določene konfiguracije je odvisna od velikosti in oblike mesta.

Najlažji način za izvedbo linearnega vezja, saj morate za namestitev elektrod izkopati samo en ravni jarek. Vendar bodo elektrode, nameščene v liniji, zaščitene, kar bo poslabšalo situacijo s širjenjem toka. V zvezi s tem se pri izračunu linearne ozemljitve uporablja korekcijski faktor.

Najpogostejša shema za ustvarjanje zaščitne ozemljitve je trikotna oblika vezja. Elektrode so nameščene vzdolž vrhov geometrijske figure. Kovinski zatiči morajo biti dovolj razmaknjeni, da ne ovirajo razpršitve tokov, ki tečejo vanje. Za ureditev zaščitnega sistema zasebne hiše zadostujejo tri elektrode. Za organizacijo učinkovite zaščite je treba izbrati tudi pravo dolžino palic.

Izračun parametrov prevodnika

Dolžina kovinskih palic je pomembna, ker vpliva na učinkovitost zaščitnega sistema. Pomembna je tudi dolžina kovinskih vezivnih elementov. Poleg tega sta poraba materiala in skupni stroški ureditve ozemljitve odvisni od dolžine kovinskih delov.

Upor vertikalnih elektrod je določen z njihovo dolžino. Drugi parameter - prečne dimenzije - ne vpliva bistveno na kakovost zaščite. Kljub temu je prerez vodnikov urejen s Pravilnikom o električnih inštalacijah, saj je ta lastnost pomembna z vidika odpornosti proti koroziji (elektrode naj bi služile 5 do 10 let).

Ob upoštevanju drugih pogojev velja pravilo: več kovinskih izdelkov je vključenih v tokokrog, večja je varnost vezja. Delo pri organizaciji ozemljitve je precej naporno: več kot je ozemljitvenih vodnikov, več zemeljskih del, daljše so palice, globlje jih je treba zabiti.

Kaj izbrati: število elektrod ali njihova dolžina - odloči organizator dela. Vendar pa glede tega obstajajo določena pravila:

1. Palice morajo biti nameščene pod obzorjem sezonskega zmrzovanja za najmanj 50 centimetrov. To bo odstranilo sezonske dejavnike, ki ne bi vplivali na učinkovitost sistema.
2. Razdalja med navpično nameščenimi ozemljitvenimi stikali. Razdalja je določena s konfiguracijo konture in dolžino palic. Za izbiro pravilne razdalje morate uporabiti ustrezno referenčno tabelo.

Narezana kovina se s kladivom zabije v tla za 2,5 - 3 metre. To je precej zamudno opravilo, tudi če upoštevamo, da je treba od navedene vrednosti odšteti približno 70 centimetrov globine jarka.

Ekonomična poraba materiala

Ker kovinski odsek ni najpomembnejši parameter, je priporočljivo kupiti material z najmanjšo površino preseka. Vendar morate ostati znotraj minimalnih priporočenih vrednosti. Najbolj ekonomične (vendar lahko prenesejo udarce s kladivom) možnosti strojne opreme:

• cevi s premerom 32 mm in debelino stene 3 mm;
• vogal enake police (stranska - 50 ali 60 milimetrov, debelina - 4 ali 5 milimetrov);
• okroglo jeklo (premer od 12 do 16 milimetrov).

Kot kovinska vez bo najboljša izbira jekleni trak debeline 4 mm. Druga možnost je 6 mm jeklena palica.

Opomba! Na vrhove elektrod so privarjene vodoravne palice. Zato je treba k izračunani razdalji med elektrodama dodati še 18 - 23 centimetrov.

Zunanji ozemljitveni del je lahko izdelan iz 4 mm traku (širina - 12 mm).

Formule za izračune

Primerna je univerzalna formula, s pomočjo katere se izračuna upor navpične elektrode.

Pri izvajanju izračunov ne gre brez referenčnih tabel, kjer so navedene približne vrednosti. Te parametre določajo sestava tal, njena povprečna gostota, sposobnost zadrževanja vode in podnebno območje.

Nastavili smo zahtevano število palic, ne da bi upoštevali upor vodoravnega prevodnika.

Stopnjo upora navpične palice določimo na podlagi indeksa upora ozemljitvene elektrode vodoravnega tipa.

Na podlagi dobljenih rezultatov pridobimo potrebno količino materiala in načrtujemo začetek dela na izdelavi ozemljitvenega sistema.

Zaključek

Ker je največja odpornost tal opažena v suhih in zmrzalnih časih, je najbolje načrtovati organizacijo ozemljitvenega sistema za to obdobje. V povprečju gradnja ozemljitve traja 1-3 delovne dni.

Pred zasipanjem jarka z zemljo je treba preveriti delovanje ozemljitvenih naprav. Optimalno okolje za testiranje mora biti čim bolj suho, z malo vlage v tleh. Ker zime niso vedno brezsnežne, se je najlažje lotiti gradnje ozemljitve poleti.

Ozemljitev je potrebna za zagotovitev varnosti v primeru poškodb električnih naprav, izolacije električne napeljave, kratkega stika vodnikov. Bistvo ozemljitve je zmanjšati potencial na mestu stika z ozemljeno električno inštalacijo na največje dovoljene vrednosti.

Zmanjšanje potenciala se izvaja na dva načina:

• Nuliranje - povezava ohišja naprave z nevtralnim vodnikom, ki gre na postajo;
• Ozemljitev - povezava ohišja z ozemljitveno zanko, ki se nahaja v tleh zunaj stavbe.

Prva možnost je lažja, vendar v primeru poškodb nevtralnega vodnika preneha opravljati svoje funkcije in to je nevarno. Zato je prisotnost ozemljitvene zanke predpogoj za zagotavljanje varnosti.

Izračun ozemljitve vključuje določitev odpornosti ozemljitvene naprave, ki ne sme biti večja od tiste, ki jo določajo tehnični standardi.

Ozemljitvena zanka

Zasnova ozemljitvene zanke, vrste uporabljenih materialov so omejene s pogoji, ki jih vsebujejo dokumenti, na primer v PUE, pravila za električne instalacije.

Vse električne inštalacije, brez izjeme, morajo biti ozemljene, tako na postaji kot v podjetju ali doma.

Najpogostejša zasnova ozemljitvene zanke je eden ali več kovinskih zatičev (ozemljitvenih elektrod), zakopanih v zemljo in medsebojno povezanih z varjenim spojem. S kovinskim vodnikom je ozemljitvena zanka povezana z ozemljenimi napravami.

Kot ozemljitveni vodniki se uporabljajo nepobarvani jekleni ali pobakreni jekleni materiali, katerih dimenzije ne smejo biti manjše od spodaj navedenih:

• valjani okrogli - premer najmanj 12 mm;
• Vogal - najmanj 50x50x4 mm;
• Cevi - s premerom najmanj 25 mm z debelino stene najmanj 4 mm.

Boljša kot je prevodnost ozemljitvenih elektrod, bolj učinkovito deluje ozemljitev, zato je najbolj zaželena možnost uporaba bakrenih elektrod, vendar se to v praksi zaradi visokih stroškov bakra ne zgodi.

Neprevlečeno jeklo ima visoko korozivnost, zlasti na meji vlažne zemlje in zraka, zato je določena najmanjša debelina kovinskih sten (4 mm).

Pocinkana kovina se dobro upira koroziji, vendar ne v primeru toka. Tudi najmanjši tok bo povzročil elektrokemični proces, zaradi katerega bo tanka plast cinka trajala minimalno časa.

Sodobni ozemljitveni sistemi so izdelani na osnovi pobakrenega jekla. Ker je količina bakra za proizvodnjo nizka, stroški končnih materialov niso veliko višji od jekla, življenjska doba pa se večkrat poveča.

Najpogostejša izvedba ozemljitvenih zank je trikotna ali linijska postavitev elektrod. Razdalja med sosednjimi elektrodami naj bo 1,2-2 m, globina polaganja pa 2-3 m. Globina polaganja (dolžina elektrod) je v veliki meri odvisna od značilnosti tal. Večji kot je njegov električni upor, globlje naj bodo elektrode. V vsakem primeru mora ta globina presegati globino zmrzovanja tal, saj ima zmrznjena tla visoko omsko upornost. Enako velja za območja z nizko vlažnostjo.

Kjer je verjetno, da bodo teče visoki tokovi, na primer v podpostajah ali obratih z veliko opremo, je pristop k izbiri zasnove ozemljitvene zanke in njen izračun zelo pomemben za varnost.

Faktorji odpornosti tal

Izračun zaščitne ozemljitvene naprave je odvisen od številnih pogojev, med katerimi je mogoče razlikovati glavne, ki se uporabljajo pri nadaljnjih izračunih:

• odpornost na tla;
• Material za elektrode;
• Globina polaganja elektrod;
• Lokacija ozemljitvenih elektrod drug glede na drugo;
• Vreme

Odpornost tal

Sama tla imajo z nekaj izjemami nizko električno prevodnost. Ta lastnost se razlikuje glede na vsebnost vlage, saj je voda z raztopljenimi solmi dober prevodnik. Tako so električne lastnosti tal odvisne od količine vsebovane vlage, sestave soli in lastnosti tal, da zadržijo vlago.

Pogoste vrste tal in njihove značilnosti

Vrsta tal	Upornost ρ, Ohm m
Rock	4000
Ilovica	100
Černozem	30
Pesek	500
peščena ilovica	300
Apnenec	2000
Vrtna zemlja	50
Glina	70

Iz tabele je razvidno, da se lahko upornost razlikuje za več redov velikosti. V realnih razmerah je situacija zapletena zaradi dejstva, da je na različnih globinah vrsta tal lahko različna in brez jasno opredeljenih meja med plastmi.

Material elektrode

Ta del izračunov je najpreprostejši, saj se pri izdelavi ozemljitve uporablja le nekaj vrst materialov:

• Jeklo;
• Baker;
• pobakreno jeklo;
• Pocinkano jeklo.

Čisti baker se zaradi visokih stroškov ne uporablja, najpogosteje uporabljeni materiali so čisto in pocinkano jeklo. V zadnjem času so vse pogostejši ozemljitveni sistemi, ki uporabljajo jeklo, prevlečeno s plastjo bakra. Takšne elektrode imajo najnižjo odpornost, ki ima dobro stabilnost skozi čas, saj je bakrena plast dobro odporna proti koroziji.

Neprevlečeno jeklo ima najslabše lastnosti, saj plast korozije (rje) poveča kontaktno upornost na vmesniku med elektrodo in zemljo.

Globina zaznamka

Linearni obseg meje stika med elektrodo in tlemi ter velikost zemeljskega sloja, ki sodeluje v tokovnem tokokrogu, sta odvisna od globine polaganja elektrod. Večja kot je ta plast, nižjo vrednost upora bo imela.

Na opombo. Poleg tega je treba pri nameščanju elektrod upoštevati, da globlje ko se nahajajo, bližje bodo vodonosniku.

Lokacija elektrod

Ta lastnost je najmanj očitna in težko razumljiva. Zavedati se morate, da ima vsaka ozemljitvena elektroda določen učinek na sosednje in bližje kot so, manj učinkovite bodo. Natančna utemeljitev učinka je precej zapletena, le upoštevati jo je treba pri izračunih in konstrukciji.

Lažje je razložiti odvisnost učinkovitosti od števila elektrod. Tukaj lahko potegnete analogijo z vzporedno povezanimi upori. Več kot jih je, manjši je skupni upor.

Vreme

Ozemljitvena naprava ima najboljše parametre pri visoki vlažnosti tal. V suhem in zmrzalnem vremenu se odpornost tal močno poveča in ob doseganju določenih pogojev (popolno sušenje ali zmrzovanje) pridobi največjo vrednost.

Opomba! Da bi čim bolj zmanjšali vpliv vremenskih razmer, mora biti globina polaganja elektrod pozimi pod maksimalno globino zmrzovanja ali pa naj doseže vodonosnik, da se prepreči izsušitev.

Pomembno! Za najslabše pogoje je treba narediti naslednje izračune, saj se bo v vseh drugih primerih upor ozemljitve zmanjšal.

Način izračuna

Glavni parameter izračuna je zahtevana vrednost upora ozemljitve, ki jo urejajo regulativni dokumenti, odvisno od velikosti napajalne napetosti, vrste električnih instalacij in pogojev za njihovo uporabo.

Strogi izračun zaščitne ozemljitve, ki podaja število in dolžino elektrod, ne obstaja, zato temelji na nekaterih približkih in tolerancah.

Za začetek se upošteva vrsta tal in določi se približna dolžina ozemljitvenih elektrod, njihov material in količina. Nato se izvede izračun, katerega vrstni red je naslednji:

• Določi se upor širjenja toka za eno elektrodo;
• Število navpičnih ozemljitvenih vodnikov se izračuna ob upoštevanju njihovega relativnega položaja.

Enotna ozemljitev

Trenutni upor širjenja se izračuna po formuli:

V tem izrazu:

ρ je specifična ekvivalentna odpornost tal;

l je dolžina elektrode;

d je premer;

t je razdalja od površine tal do središča elektrode.

Pri uporabi vogala namesto cevi ali valjanih izdelkov sprejemajo:

d = b 0,95, kjer je b širina kotne police.

Enakovredna odpornost večplastne zemlje:

• ρ1 in ρ2 sta specifični upornosti plasti tal;
• H je debelina zgornje plasti;
• Ψ je sezonski dejavnik.

Sezonski koeficient je odvisen od podnebnega pasu. Prav tako se spreminja glede na število uporabljenih elektrod. Okvirne vrednosti sezonskega faktorja se gibljejo od 1,0 do 1,5.

Število elektrod

Zahtevano število elektrod se določi iz izraza:

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

• Rz - največji dovoljeni upor ozemljitvene naprave;
• K je faktor izkoriščenosti.

Faktor uporabe je mogoče izbrati. glede na izbrano število ozemljitvenih elektrod, njihov relativni položaj in razdaljo med njimi.

Vrstična razporeditev elektrod

	Količina elektrode	koeficient
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

postavitev kontureelektrode

Razmerje med razdaljo med elektrodami in njihovo dolžino	Količina elektrode	koeficient
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

Izračun ozemljitvene zanke ne daje vedno zahtevane vrednosti, zato ga bo morda treba opraviti večkrat, s spreminjanjem števila in geometrijskih dimenzij ozemljitvenih elektrod.

Merjenje tal

Za merjenje upornosti tal se uporabljajo posebni merilni instrumenti. Organizacije z ustreznim dovoljenjem imajo pravico meriti ozemljitev. Običajno so to energetske organizacije in laboratoriji. Izmerjeni parametri se vnesejo v merilni protokol in shranijo v podjetju (v delavnici, na postaji).

Izračun upornosti tal je zapletena naloga, pri kateri je treba upoštevati številne pogoje, zato je bolj racionalno uporabiti pomoč organizacij, ki so specializirane za to področje. Če želite rešiti težavo, lahko naredite izračune na spletnem kalkulatorju, katerega primer lahko najdete na internetu v javni domeni. Program kalkulatorja vam bo povedal, katere podatke je treba upoštevati pri izračunih.

Video

Izračun ozemljitvenih naprav se zmanjša predvsem na izračun samega ozemljitvenega vodnika, saj so ozemljitveni vodniki v večini primerov sprejeti glede na pogoje mehanske trdnosti in odpornosti proti koroziji po PTE in PUE. Edina izjema so instalacije z zunanjo ozemljitveno napravo. V teh primerih se serijsko povezani upori veznega voda in ozemljitvene elektrode izračunajo tako, da njihov skupni upor ne presega dovoljene.

Izpostaviti je treba vprašanja izračuna ozemljitvenih naprav za polarne in severovzhodne regije naše države. Zanje so značilna permafrostna tla, ki imajo specifično odpornost površinskih plasti za en ali dva reda velikosti večja kot v normalnih razmerah v osrednjem območju ZSSR.

Izračun upora ozemljitvenih vodnikov v drugih regijah ZSSR se izvede v naslednjem vrstnem redu:

1. Določena je dovoljena upornost ozemljitvene naprave r zm, zahtevana po PUE. Če je ozemljitvena naprava skupna za več električnih instalacij, je konstrukcijski upor ozemljitvene naprave najmanjši od zahtevanih.

2. Zahtevani upor umetne ozemljitvene elektrode se določi ob upoštevanju uporabe vzporedno povezanih naravnih ozemljitvenih elektrod iz izrazov

(8-14)

kjer je r zm dovoljena upornost ozemljitvene naprave v skladu s klavzulo 1, R in je upor umetne ozemljitvene elektrode; R e-upornost naravne ozemljitvene elektrode. Izračunana upornost tal se določi ob upoštevanju množilnih faktorjev, ki upoštevajo sušenje tal poleti in zmrzovanje pozimi.

Če ni natančnih podatkov o tleh, lahko uporabite tabelo. 8-1, ki prikazuje povprečne podatke o odpornosti tal, priporočene za preliminarne izračune.

Tabela 8-1

Povprečna upornost tal in voda, priporočena za preliminarne izračune

Opomba. Specifične odpornosti tal se določijo pri vsebnosti vlage 10-20 % teže tal

Merjenje upornosti za pridobitev zanesljivejših rezultatov se izvaja v topli sezoni (maj - oktober) v osrednjem območju ZSSR. K izmerjeni vrednosti upornosti tal, odvisno od stanja tal in količine padavin, se uvedejo korekcijski faktorji k, ki upoštevajo spremembo zaradi sušenja in zmrzovanja tal, t.j. P izračun = P k

4. Določi se upor širjenja ene navpične elektrode R v.o. tabele formule. 8-3. Te formule so podane za palične elektrode iz okroglega jekla ali cevi.

Pri uporabi vertikalnih elektrod iz kotnega jekla se v formulo namesto premera cevi, izračunanega z izrazom, nadomesti enak premer kota

(8-15)

kjer je b širina stranic vogala.

5. Približno število navpičnih ozemljitvenih vodnikov se določi s predhodno sprejetim faktorjem izkoriščenosti

(8-16)

kjer je R v.o. je upor širjenja ene navpične elektrode, kot je opredeljeno v oddelku 4; R in - zahtevana upornost umetne ozemljitvene elektrode; K in, in, zm - koeficient uporabe vertikalnih ozemljitvenih elektrod.

Tabela 8-2

Vrednost množilnega koeficienta k za različna podnebna območja

Koeficienti uporabe vertikalnih ozemljitvenih vodnikov so podani v tabeli. 8-4, ko jih razporedite v vrsto in v tabelo. 8-5, ko jih postavite vzdolž konture

6. Upor širjenja horizontalnih elektrod Rg se določi po formulah v tabeli. 8-3. Koeficienti za uporabo horizontalnih elektrod za predhodno sprejeto število vertikalnih elektrod so vzeti iz tabele. 8-6 z razporeditvijo navpičnih elektrod v vrsti in v skladu s tabelo. 8-7 z razporeditvijo navpičnih elektrod vzdolž konture.

7. Zahtevana upornost vertikalnih elektrod je določena ob upoštevanju prevodnosti horizontalnih povezovalnih elektrod iz izrazov

(8-17)

pri čemer je R g odpornost proti širjenju vodoravnih elektrod, opredeljena v odstavku 6; R in - zahtevana upornost umetne ozemljitvene elektrode.

Tabela 8-3

Formule za določanje odpornosti proti širjenju toka različnih ozemljitvenih elektrod

Tabela 8-4

Koeficienti izkoriščenosti vertikalnih ozemljitvenih vodnikov, K in, in, gm, nameščenih v vrsti, brez upoštevanja vpliva horizontalnih komunikacijskih elektrod

Tabela 8-5

Koeficienti izkoriščenosti navpičnih ozemljitvenih vodnikov, K in, in, zm, nameščenih vzdolž konture, brez upoštevanja vpliva horizontalnih spojnih elektrod

Tabela 8-6

Koeficienti porabe K in, g, zm horizontalnih povezovalnih elektrod, v vrsti vertikalnih elektrod

Tabela 8-7

Koeficienti izkoriščenosti K in, g, gm navpičnih povezovalnih elektrod v krogu navpičnih elektrod

8. Število vertikalnih elektrod je določeno ob upoštevanju faktorjev izkoriščenosti po tabeli. 8-4 in 8-5:

Število vertikalnih elektrod se končno vzame iz pogojev postavitve.

9. Pri inštalacijah nad 1000 V z visokimi zemeljskimi tokovi se toplotna upornost priključnih vodnikov preverja po formuli (8-11).

Primer 1. Potrebno je izračunati zančni sistem ozemljitvenih elektrod TP 110/10 kV z naslednjimi podatki: največji tok skozi ozemljitev pri zemeljskih napakah na strani 110 kV je 3,2 kA, največji tok skozi ozemljitev pri zemeljskih napakah na 10 kV kV stran je 42 A; tla na mestu gradnje postaje - ilovica; podnebno območje 2; dodatno se kot ozemljitev uporablja sistem kablov - nosilcev z ozemljitvenim uporom 1,2 Ohm.

Rešitev 1. Za stran 110 kV je potreben upor ozemljitve 0,5 Ohm, za stran 10 kV po formuli (8-12) imamo:

pri čemer se predvideva nazivna napetost na ozemljitveni napravi U calc 125 V, saj se ozemljitvena naprava uporablja tudi za inštalacije podpostaja z napetostmi do 1000 V.

Tako se za izračunano vzame upor rzm = 0,5 Ohm.

2. Upornost umetne ozemljitvene elektrode se izračuna ob upoštevanju uporabe sistema nosilnih kablov

Tabela 8-1 je 1000 ohmov. .8 m

Ocenjeni specifični upori: za vodoravne elektrode R izračunano g = 4,5x100 = 450 Ohm m; za vertikalne elektrode izrač.v = 1,8x100 = 180 Ohm m.

4. Določi se upor širjenja ene navpične elektrode - vogal št. 50 dolžine 2,5 m, ko je potopljen pod nivojem tal za 0,7 m po formuli iz tabele. 8-3:

kjer 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. Približno število navpičnih ozemljitvenih vodnikov se določi s predhodno sprejetim faktorjem izkoriščenosti K in, in, gm = 0,6:

6. Določi se upor širjenja vodoravnih elektrod (trakovi 40x4 mm 2), privarjenih na zgornje konce vogalov. Koeficient uporabe povezovalnega traku v vezju K in, g, gm s številom vogalov približno 100 in razmerjem a / l \u003d 2 v skladu s tabelo. 8-7 je enako 0,24. Odpornost proti širjenju traku vzdolž oboda konture (l = 500 m) po formuli iz tabele. 8-3 je enako:

7. Rafinirana odpornost navpičnih elektrod

8. Določeno število vertikalnih elektrod je določeno s faktorjem izkoriščenosti K in, g, zm = 0,52, vzeto iz tabele. 8-5 z n = 100 in a/l = 2:

116 kotov je končno sprejetih.

Poleg konture je na ozemlju urejena mreža vzdolžnih trakov, ki se nahaja na razdalji 0,8-1 m od opreme, s prečnimi povezavami na vsakih 6 m. Te neupoštevane vodoravne elektrode zmanjšajo skupno upornost ozemljitve, njihova prevodnost sega do varnostne meje.

9. Preverja se toplotna stabilnost traku 40 × 4 mm 2.

Najmanjši odsek traku iz pogojev toplotne stabilnosti pri kratkem stiku. na tla v formuli (8-11) z zmanjšanim časom pretoka toka kratkega stika. tp \u003d 1.1 je enako:

Tako trak 40 × 4 mm 2 izpolnjuje pogoj toplotne stabilnosti.

Primer 2. Potrebno je izračunati ozemljitev RTP z dvema transformatorjema 6/0,4 kV z močjo 400 kVA z naslednjimi podatki: največji tok skozi ozemljitev v primeru ozemljitvene napake na strani 6 kV 18 A; tla na gradbišču - glina; podnebno območje 3; dodatno se kot ozemljitev uporablja vodna cev z uporom širjenja 9 ohmov.

Odločitev. Predvidena je izgradnja ozemljitvenega elektrodnega sistema na zunanji strani objekta, ki ji je sosednja RTP, z razporeditvijo vertikalnih elektrod v eni vrsti dolžine 20 m; material - okroglo jeklo s premerom 20 mm, potopna metoda - vijačenje; zgornji konci navpičnih palic, potopljeni do globine 0,7 m, so privarjeni na vodoravno elektrodo iz istega jekla.

1. 6 kV stran zahteva ozemljitveni upor, opredeljen s formulo (8-12):

pri čemer se domneva, da je nazivna napetost na ozemljitveni napravi 125 V, saj je ozemljitvena naprava skupna za stranice 6 in 0,4 kV.

V skladu s PUE upor ozemljitve ne sme presegati 4 ohmov. Tako je izračunana upornost ozemljitve rgm = 4 Ohm.

2. Upornost umetne ozemljitvene elektrode se izračuna ob upoštevanju uporabe vodovodne cevi kot vzporedne veje tal

3. Odpornost tal, priporočena za izračune na mestu ozemljitvene konstrukcije (glina) po tabeli. 8-1 je 70 Ohm*m. Povečanje koeficientov k za 3. podnebno območje po tabeli. 8-2 so enaki 2,2 za vodoravne elektrode z globino polaganja 0,7 m in 1,5 za navpične elektrode dolžine 2–3 m z globino polaganja zgornjega konca 0,5–0,8 m.

Ocenjena specifična odpornost tal:

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

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

4. Odpornost na širjenje ene palice s premerom 20 mm, dolžine 2 m se določi, ko je potopljena pod nivojem tal za 0,7 m po formuli iz tabele. 8-3:

5. Približno število vertikalnih ozemljitvenih vodnikov se določi s predhodno sprejetim faktorjem izkoriščenosti K in. zm = 0,9

6. Določi se odpornost proti širjenju vodoravne elektrode iz okroglega jekla s premerom 20 mm, privarjene na zgornje konce navpičnih palic.

Koeficient uporabe vodoravne elektrode v vrsti palic z njihovim številom približno 6 in razmerjem med razdaljo med palicami in dolžino palic a/l = 20/5x2 = 2 v skladu s tabelo. 8-6 je enako 0,85.

Upor širjenja vodoravne elektrode je določen s formulo iz tabele. 8-3 in 8-8:

Tabela 8-8

Koeficienti povečanja odpornosti glede na izmerjeno upornost tal (ali upor tal) za srednji pas ZSSR

Opombe: 1) velja za 1, če izmerjena vrednost Р (Rх) približno ustreza minimalni vrednosti (tla so mokra - pred časom merjenja je bila velika količina padavin);

2) k2 se uporabi, če izmerjena vrednost P (Rx) približno ustreza povprečni vrednosti (tla srednje vlažnosti - pred časom merjenja je padla majhna količina padavin);

3) k3 se uporabi, če izmerjena vrednost Р (Rх) ustreza približno najvišji vrednosti (suha tla - pred časom meritev je padla neznatna količina padavin).

7. Izboljšana odpornost proti širjenju navpičnih elektrod

8. Določeno število vertikalnih elektrod se določi pri faktorju izkoriščenosti K in. g. zm = 0,83, vzeto iz tabele. 8-4 pri n = 5 in a/l= 20/2x4 = 2,5 (n = 5 namesto 6 je vzeto iz pogoja zmanjšanja števila navpičnih elektrod ob upoštevanju prevodnosti vodoravne elektrode)

Končno so sprejete štiri navpične palice, medtem ko je upor širjenja nekoliko manjši od izračunanega.

Izvleček iz priročnika za industrijsko napajanje

pod splošnim uredništvom A. A. Fedorova in G. V. Serbinovskega

Zaščitno vezje, ustvarjeno okoli katerega koli predmeta, ki je oskrbovan z električno energijo, bo zagotovil, da visoka napetost teče v tla skozi posebej nameščene elektrode. Takšni dizajni ščitijo drago opremo pred kratkimi stiki in izgorevanjem zaradi prenapetosti. Namestitev konstrukcije mora biti izvedena v skladu z rezultati izračunov stopnje električne prevodnosti prevodnikov.

Namen izračuna

Pred namestitvijo v stanovanjski ali drug objekt so potrebne njegove standardne velikosti. Ta zasnova je sestavljena iz:

• elementi, nameščeni navpično na tla;
• dirigent;
• trakovi, ki povezujejo konturo v vodoravni ravnini.

Elektrode so vkopane in med seboj povezane z vodoravno ozemljitveno elektrodo. Po tem je ustvarjeni zaščitni sistem priključen na električno ploščo.

Takšne umetne strukture se uporabljajo v električnih omrežjih z različnimi indikatorji napetosti:

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

v nevarnih proizvodnih obratih.

Zaščitni sistemi so nameščeni na različnih mestih opreme. Glede na lokacijo namestitve so oddaljeni ali konturni. V odprtih konstrukcijah so elementi povezani neposredno z ozemljitvenim elementom. Pri konturnih napravah je postavitev vzdolž zunanjega oboda ali znotraj naprave. Za vsako vrsto zaščitnih inštalacij je treba izvesti izračun za določitev vrednosti upora navpičnih ozemljitvenih vodnikov, števila potrebnih palic in dolžine trakov za njihovo povezavo.

Poleg posebnih naprav se lahko uporabljajo naravni sistemi:

• komunikacije iz kovinskih cevi;
• kovinske konstrukcije;
• postaje;
• opore;
• kovinski kabelski ovoj;
• ohišje.

Izračuni prevodnosti so narejeni za umetne strukture. Njihova razporeditev na mestu uporabe elektrarn zagotavlja odvajanje električnega toka v tla, ščiti ljudi in opremo pred obsežnimi izpusti kot posledica prenapetosti. Nižja kot je električna prevodnost, nižja je raven električnega toka, ki uhaja skozi zaščitno strukturo.

Izračun ozemljitvene zanke po korakih

Izračune je treba izvesti ob upoštevanju števila elementov, njihove oddaljenosti drug od drugega, trenutne prevodnosti tal in globine kopanja v navpični ozemljitveni elektrodi. Z uporabo teh parametrov bo mogoče izvesti natančen izračun zaščitne ozemljitve.

Najprej morate določiti vrsto tal iz tabele. Po tem izberite ustrezne materiale za gradnjo. Nato se izračuni izvedejo s posebnimi formulami, ki določajo število vseh elementov, pa tudi njihovo sposobnost prevajanja električne energije.

Na podlagi dobljenih rezultatov se izvede namestitev celotnega sistema, nato pa se izvedejo kontrolne meritve njegove tokovne prevodnosti.

Začetni podatki

Pri izračunu vrednosti sile je treba izračunati razmerje med njihovim številom, dolžino povezovalnih trakov in razdaljo, na kateri se izvaja kopanje.

Poleg tega bo treba upoštevati specifično odpornost tal, ki je določena s stopnjo njene vsebnosti vlage. Za dosego stabilne vrednosti je potrebno elektrode zakopati v tla do globine najmanj 0,7 metra. Prav tako je pomembno, da ne odstopate od velikosti same zaščitne naprave, ki jo določa GOST. Pri izračunu je treba uporabiti že pripravljene tabele z že razpoložljivimi kazalniki za uporabljene materiale in električno prevodnost nekaterih vrst tla.

Tabela kazalnikov električne prevodnosti različnih tal

Zahtevana globina, do katere je navpična elektroda zakopana v tla, se izračuna po formuli:

Pri nameščanju zaščitne konstrukcije je treba zagotoviti, da so kovinske palice v celoti vključene v zgornjo plast zemlje in delno v njene spodnje nivoje. Med izračuni bo treba uporabiti povprečne koeficiente stopnje električne prevodnosti tal v različnih letnih časih v določenih podnebnih območjih, predstavljene v tej tabeli:

Odpornost tal v različnih podnebnih območjih

Za natančno določitev števila navpičnih elementov v sestavljeni konstrukciji, ne da bi upoštevali indikatorje za ozke trakove, ki jih povezujejo, morate uporabiti formulo:

V njem Rн, ki označuje moč toka, ki se širi po tleh določene vrste, katerega uporni koeficient je vzet iz tabele.

Za izračun fizičnih parametrov materiala je treba upoštevati dimenzije uporabljenih elementov sistema:

• za trakove 12x4 - 48 mm2;
• na vogalih 4x4 mm;
• za jekleni krog - 10 mm2;
• za cevi, katerih stene so debele 3,5 mm.

Primer izračuna ozemljitve

Prevodnost uporabljenih prevodnikov je treba izračunati ob upoštevanju značilnosti tal za vsako elektrodo posebej po formuli:

pri čemer:

• Ψ je klimatski koeficient, ki je vzet iz referenčne literature;
• ρ1, ρ2 - vrednost prevodnosti zgornje in spodnje plasti zemlje;
• H je debelina zgornje plasti zemlje;
• t je globina navpičnega elementa v jarku.

Palice za takšne konstrukcije so v skladu z veljavnimi predpisi zakopane na višini najmanj 0,7 metra.

Kaj bi morali imeti na koncu izračuna

Po izvedbi izračunov z uporabo uporabljenih formul je mogoče dobiti natančno odpornost naprave za umetno ozemljitev. Te kazalnike je pogosto nemogoče izmeriti v naravnih sistemih zaradi nezmožnosti pridobitve natančnih dimenzij vkopanih komunikacij, kolovozov, kablov ali že nameščenih kovinskih konstrukcij.

Po zaključku izračunov je mogoče dobiti natančno število palic in trakov za konturo, kar bo pomagalo ustvariti zanesljiv zaščitni sistem za uporabljeno opremo in celoten objekt kot celoto. Izračuni bodo pomagali tudi določiti natančno dolžino trakov, ki povezujejo palice. Glavni rezultat vseh izračunov bo pridobiti končno vrednost lastnosti prevodnikov, uporabljenih v ustvarjenem vezju, ki določa moč električnega toka, ki poteka skozi njih. To je najpomembnejši standard PES, ki ima določene vrednosti ​​za omrežja z različnimi indikatorji napetosti.

Dovoljene vrednosti upornosti tal, po predpisih

Obstajajo enotne normativne vrednosti, v skladu s katerimi upornost širjenja toka za električno omrežje z določeno vrednostjo napetosti ne sme presegati uveljavljenih standardov GOST. V omrežjih z napetostjo 220 V ne sme presegati 8 ohmov. Pri napetosti 380 V njegova vrednost ne sme presegati 4 ohmov.

Za izračun kazalnikov celotnega vezja lahko uporabite formulo R \u003d R0 / ηv * N, v kateri:

• R0 je raven prevodnosti za eno elektrodo;
• R - indikacija stopnje ovire za prehod toka za celoten sistem;
• ηv - koeficient uporabe zaščitne naprave;
• N je število elektrod v celotnem vezju.

Material, potreben za konturno napravo

Vezje lahko sestavite iz kovinskega materiala:

1. kotiček,
2. trakovi s posebnimi dimenzijami.

Nato ga mora preveriti strokovnjak iz neodvisnega merilnega laboratorija. Ojačitev stavbe se lahko uporablja kot naravna kontura, če je prisotna v nosilnih konstrukcijah stavbe. PES vsebuje poseben seznam struktur, ki se lahko uporabljajo kot naravni obris pri ustvarjanju zaščitnih sistemov.

Za preverjanje delovanja celotne konstrukcije je potrebno s posebnimi napravami preveriti skupno vrednost in upor vertikalnih ozemljitvenih vodnikov in celotnega sistema. To delo je treba zaupati neodvisnim strokovnjakom iz električnega laboratorija. Da bi konstrukcija zanesljivo zaščitila celoten objekt, je treba redno izvajati meritve in preverjati njihovo vrednost glede na uveljavljene standarde.

) za eno globoko ozemljitveno elektrodo, ki temelji na modularno ozemljitev je izdelan kot izračun običajne navpične ozemljitvene elektrode iz kovinske palice s premerom 14,2 mm.

Formula za izračun ozemljitvene upornosti ene navpične ozemljitvene elektrode:

kje:
ρ - upornost tal (Ohm*m)
L - dolžina ozemljitvene elektrode (m)
d - premer ozemljitvene elektrode (m)
T - prodor ozemljitvene elektrode (razdalja od površine tal do sredine ozemljitvene elektrode)(m)
π - matematična konstanta Pi (3,141592)
ln - naravni logaritem

Za elektrolitsko ozemljitev ZANDZ je formula za izračun ozemljitvene upornosti poenostavljena na obliko:

- za komplet ZZ-100-102

Prispevek ozemljitvenega vodnika se tukaj ne upošteva.

Razdalja med ozemljitvenimi elektrodami

Pri večelektrodni konfiguraciji ozemljitvene elektrode začne na končni upor ozemljitve vplivati ​​še en dejavnik – razdalja med ozemljitvenimi elektrodama. V formulah za izračun ozemljitve je ta faktor opisan z vrednostjo "faktor izkoriščenosti".

Za modularno in elektrolitsko ozemljitev lahko ta koeficient zanemarimo (tj. njegova vrednost je 1) ob upoštevanju določene razdalje med ozemljitvenimi elektrodama:

• ne manjša od globine potopitve elektrode - za modularne
• ne manj kot 7 metrov - za elektrolitsko

Priključitev elektrod na ozemljitveno elektrodo

Za povezavo ozemljitvenih elektrod med seboj in s predmetom se kot ozemljitveni vodnik uporablja bakrena palica ali jekleni trak.

Pogosto se izbere prerez prevodnika - 50 mm² za baker in 150 mm² za jeklo. Običajno se uporablja običajen jekleni trak 5 * 30 mm.

Za zasebno hišo brez strelovodov zadostuje bakrena žica s prečnim prerezom 16-25 mm².

Več informacij o polaganju ozemljitvenega vodnika najdete na ločeni strani "Namestitev ozemljitve".

Storitev za izračun verjetnosti udara strele v predmet

Če morate poleg ozemljitve namestiti še zunanji sistem strelovodne zaščite, lahko uporabite edinstvene, zaščitene strelovode. Storitev je razvila ekipa ZANDZ skupaj z Energetskim inštitutom po imenu G.M. Krzhizhanovsky (JSC ENIN)

To orodje omogoča ne le preverjanje zanesljivosti sistema za zaščito pred strelo, temveč tudi izvedbo najbolj racionalne in pravilne zasnove zaščite pred strelo, ki zagotavlja:

• nižji stroški gradbenih in inštalacijskih del, zmanjšanje nepotrebnih zalog in uporaba manj visokih, cenejših za namestitev strelovodov;
• manj udarov strele v sistem, zmanjšanje sekundarnih negativnih posledic, kar je še posebej pomembno pri objektih s številnimi elektronskimi napravami (število udarov strele se zmanjšuje z zmanjšanjem višine strelovodov).

• verjetnost preboja strele v objekte sistema (zanesljivost zaščitnega sistema je opredeljena kot 1 minus vrednost verjetnosti);
• število udarov strele v sistem na leto;
• število prebojev strele, obvodna zaščita, na leto.

S takšnimi informacijami lahko projektant primerja zahteve naročnika in regulativne dokumentacije s pridobljeno zanesljivostjo in sprejme ukrepe za spremembo zasnove zaščite pred strelo.

Za začetek izračuna,.