Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. В данном случае будет использоваться выносное заземление, т.е. заземлители будут располагаться на некотором удалении от заземляемого оборудования, и безопасность обеспечивается только за счет малого сопротивления заземления. Для расчета защитного заземления воспользуемся методом, изложенным в [43].

Цель расчета заземления: определить число и длину вертикальных элементов (труб), длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлитель, исходя из регламентированных правилами значения допустимого сопротивления заземления.

Для защитного заземления установки принимаем следующие данные: напряжение сети – до 1000В; мощность трансформатора – до 100кВА; тип заземлительного устройства – вертикальный; размер заземлителей – длина труб: lT=3м, диаметр труб: d = 0,06м, ширина соединяющей полосы: bn = 0,05м, глубина заложения: hB = 0,8 м; расположение заземлителей – вертикально в один ряд; грунт – супесок; климатическая зона – вторая. Схема заземлительного устройства приведена на рисунке 1.

В соответствии с ПУЭ и ПТБ принимаем допустимое сопротивление заземляющего устройства: Rз = 10 Ом.

Определяем удельное сопротивление грунта (супесок), рекомендуемое для расчета: rтабл=300 Ом×м.

Определяем повышающий коэффициент для труб Кп.т. и для полосы Кп.п., учитывающий изменение сопротивления грунта в различное время года в зависимости от количества выпадаемых осадков: Кп.т. = 1,5, Кп.п. = 4,5.

Рисунок 46 – Схема заземляющего устройства

Определяем удельное расчетное сопротивление грунта для труб rтабл.т. с учетом неблагоприятных условий, учитываемых повышающим коэффициентом:

rрасч.т. = rтабл.×Кп.т. = 300×1,5 = 450 (Ом×м).

Определяем удельное расчетное сопротивление грунта для полосового заземлителя:

rрасч.п. = rтабл.×Кп.п. = 300×3 = 900 (Ом×м).

Определяем расстояние от поверхности земли до середины трубы

(м).

Определяем сопротивление растекания тока для одиночного углублённого заземлителя, расположенного ниже поверхности земли на 0,6-0,8 м:

Rт=0,366×(rрасч.т./)´ (Ом).

Определим необходимое число труб (одиночных заземлителей) без учёта коэффициента экранирования:

nт = Rт/Rз

Определяем расстояние между трубами L. Для углубленных стационарных заземлителей значение С рекомендуется принять равным 1: С = 1,

(м).

Определяем коэффициент экранирования труб hэ.т. при числе труб nт и отношении

:

hэ.т. = 0,55.

Определим необходимое число труб (одиночных заземлителей) с учётом коэффициента экранирования:

nт э. = Rт/(Rз×hэ.т.) = 117,9/(10×0,55) = 21,44 » 22.

Определяем расчётное сопротивление растекания тока при принятом числе труб nт э.:

Rрасч.т. = Rт/(nт.э.× hэ.т.) = 117,9/(22×0,55) = 9,74 (Ом).

Определяем длину соединяющей полосы:

Lс.п. = 1,057×L×(nт.э.-1) = 1,057×3×(22-1) = 66,59 (м).

Определяем сопротивление растекания тока в соединяющей полосе

Rс.п. = 0,366(rрасч.п /Lс.п.)×(2×Lс.п.2/) =

= 0,366×(900/66,59)´(2×66,592/0,05×0,08) = 34,5 (Ом).

Определим коэффициенты экранирования hэ.с.п. для соединяющей полосы при nт.э. и при С = 1:

hэ.с.п.=0,37.

Определяем расчётное сопротивление растекания тока в соединяющей полосе (с учётом коэффициента экранирования):

Rрасч.п. = Rс.п./hэ.с.п. = 31,4 / 0,37 = 94,9.

Определяем общее расчетное сопротивление растекания тока в трубах и соединяющей полосе:

Rобщ.расч. = 1/(1/Rрасч.т + 1/Rрасч.п.) = 1/(1/9,74 + 1/98,9) = 8,83 (Ом).

В результате расчета заземления мы получили расчетное значение сопротивления заземляющего устройства: Rобщ.расч. = 8,83 Ом, что меньше допустимого значения Rз = 10 Ом.

Таким образом, устройство с рассчитанными выше параметрами принимаем в качестве защитного заземления разработанного в данной работе устройства.