Изчисляване на заземяването и неговите характеристики. Изчисляване на заземяване Пример за изчисляване на защитно заземяване

Цел на работата:запознайте се с алгоритъма за изчисляване на защитното заземяване, като използвате метода на коефициентите на използване на заземяващите проводници (електроди) въз основа на допустимото съпротивление на заземителната система срещу разпространение на тока.

Цел на изчислението:определяне на основните параметри на заземяването (брой, размер и разположение на единични вертикални заземителни проводници и хоризонтални заземителни проводници)

1. Кратка теоретична информация.

Защитно заземяване- умишлено електрическо свързване към земята или неин еквивалент на метални части без ток, които могат да бъдат под напрежение.

Предназначение на защитното заземяване– елиминиране на опасността от токов удар за хора при поява на напрежение върху структурни части на електрическо оборудване, т.е. при късо съединение към тялото.

Принцип на действие на защитното заземяване– намаляване до безопасни стойности на напреженията на докосване и стъпки, причинени от късо съединение към корпуса. Това се постига чрез намаляване на потенциала на заземеното оборудване, както и чрез изравняване на потенциалите чрез повишаване на потенциала на основата, върху която стои човек, до потенциал, близък по предназначение до потенциала на заземеното оборудване.

Заземяващо устройствое комплект от вертикални заземители - метални проводници в пряк контакт със земята, и хоризонтални заземители, свързващи заземените части на електрическата инсталация със заземителя.

На закрито изравняването на потенциала се осъществява естествено чрез метални конструкции, тръбопроводи, кабели и подобни проводими обекти, свързани към широка заземителна мрежа.

Защитно заземяване е необходимо за метални не тоководещи части на оборудване, които поради дефектна изолация могат да бъдат под напрежение и които могат да бъдат докосвани от хора. В същото време в помещения с повишена опасност и особено опасни условия за поражение от електрически ток, както и при външни инсталации, заземяването е задължително при номинално напрежение на електрическата инсталация над 42V AC и над 110V DC, както и в помещения без повишено напрежение. опасност - при напрежение 380V и над 440V AC и над постоянен ток. Заземяването се извършва само във взривоопасни зони, независимо от предназначението на инсталацията.

Има различни видове заземяващи електроди изкуственипредназначени единствено за заземяване, и естествено– метални предмети, разположени в земята за други цели (метални водопроводни тръби, положени в земята; тръби от артезиански кладенци; метални рамки на сгради и съоръжения и др.). Забранено е използването на тръбопроводи от запалими течности, запалими и експлозивни газове, както и тръбопроводи, покрити с изолация за защита от корозия като естествени заземителни проводници. Естествените заземителни проводници като правило имат ниско съпротивление на токовия поток и следователно използването им за заземяване осигурява големи спестявания. Недостатъците на естествените заземителни електроди са тяхната наличност и възможността за нарушаване на непрекъснатостта на връзката на разширени заземителни електроди.

В зависимост от формата на заземяващите проводници, заземяването може да бъде контурно или дистанционно.

IN контурПри заземяване всички електроди се поставят по периметъра на защитената зона. IN дистанционно(концентриран или фокален) – заземителните проводници са разположени на разстояние един от друг най-малко колкото дължината на електрода.

В съответствие с изискванията за механична якост и допустимо нагряване от токове на заземяване в инсталации с напрежение над 1000V, главните заземяващи стоманени проводници трябва да имат напречно сечение най-малко 120 mm 2, а в инсталации до 1000V - най-малко 100 mm 2.

Допълнителна информация (извлечения от PUE - „Правила за електрически инсталации“, 2000 г.) е дадена в Приложение 2.

2. Изчислителна процедура.

2.1 Определете номиналния ток на късо съединение, като използвате формулата:

аз 3 = U л ∙ (35 л Да се + л V )/350 , А, (1)

2.2 Изчислете необходимото съпротивление на заземяващото устройство Р чв съответствие с табл. единадесет Ако Р че по-голяма от допустимата стойност, то при по-нататъшни изчисления Р ч се приема равна на допустимата стойност.

2.3 Определете изчисленото съпротивление на почвата ρ Р :

ρ Р = ρ промяна ∙  , Ом ∙ m (2)

Където ρ промяна– електросъпротивление на почвата, получено чрез измерване или от справочна литература (табл. 2);  - коефициент на сезонност , чиято стойност зависи от климатичната зона; (за четвъртата климатична зона със средни най-ниски температури през януари от 0 до – 5 0 C и най-високи през юли от +23 до +26 0 C  = 1,3 ).

Когато земното съпротивление е високо, се използват методи за изкуствено намаляване. ρ промяна за да се намали размера и броя на използваните електроди и площта, заета от заземяващия електрод. Значителен резултат се постига чрез химическо третиране на зоната около заземяващите електроди с помощта на електролити или чрез полагане на заземяващите електроди в ями с насипни въглища, кокс или глина.

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

Особено внимание трябва да се обърне на изчисляването на заземяващите устройства за полярните и североизточните райони на нашата страна. Те се характеризират с вечно замръзнали почви, които имат съпротивление на повърхностните слоеве с един до два порядъка по-високо, отколкото при нормални условия в централната зона на СССР.

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

1. Установява се допустимото съпротивление на заземяващото устройство r ZM, изисквано съгласно PUE. Ако заземяващото устройство е общо за няколко електрически инсталации, тогава изчисленото съпротивление на заземяващото устройство е най-малко необходимо.

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

(8-14)

където r зм е допустимото съпротивление на заземяващото устройство съгласно точка 1, R и е съпротивлението на изкуственото заземително устройство; R e е съпротивлението на естествения заземен електрод. Изчисленото съпротивление на почвата се определя, като се вземат предвид нарастващите коефициенти, които отчитат изсушаването на почвата през лятото и замръзването през зимата.

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

Таблица 8-1

Средно съпротивление на почви и води, препоръчано за предварителни изчисления

Забележка. Съпротивлението на почвите се определя при влажност 10-20% от масата на почвата

За да се получат по-надеждни резултати, измерванията на съпротивлението се извършват през топлия сезон (май - октомври) в централната зона на СССР. Към измерената стойност на съпротивлението на почвата, в зависимост от състоянието на почвата и количеството на валежите, се въвеждат коригиращи коефициенти k, като се отчита промяната поради изсушаване и замръзване на почвата, т.е. P cal = P k

4. Определено е съпротивлението на разпръскване на един вертикален електрод. таблица с формули. 8-3. Тези формули са дадени за прътови електроди, изработени от кръгла стомана или тръби.

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

(8-15)

където b е ширината на страните на ъгъла.

5. Приблизителният брой на вертикалните заземителни проводници се определя при предварително приет коефициент на използване

(8-16)

където R v.o. - устойчивост на разпръскване на един вертикален електрод, определена в точка 4; R и е необходимото съпротивление на изкуствения заземителен електрод; K i,v,zm - коефициент на използване на вертикални заземители.

Таблица 8-2

Стойността на нарастващия коефициент k за различни климатични зони

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

6. Устойчивостта на разпръскване на хоризонтални електроди Rg се определя по формулите в табл. 8-3. Коефициентите на използване на хоризонталните електроди за предварително приетия брой вертикални електроди се вземат съгласно табл. 8-6, когато вертикалните електроди са подредени в ред и съгласно таблицата. 8-7, когато вертикалните електроди са разположени по протежение на контура.

7. Необходимото съпротивление на вертикалните електроди се определя, като се вземе предвид проводимостта на хоризонталните свързващи електроди от изразите

(8-17)

където R g е съпротивлението на разпръскване на хоризонтални електроди, определено в параграф 6; R и е необходимото съпротивление на изкуствения заземен електрод.

Таблица 8-3

Формули за определяне на устойчивостта на разпространение на тока на различни заземителни електроди

Таблица 8-4

Коефициенти на използване за вертикални заземителни електроди, K и, v, zm, поставени в ред, без да се отчита влиянието на хоризонталните свързващи електроди

Таблица 8-5

Коефициенти на използване на вертикални заземителни електроди, K и, v, zm, разположени по протежение на контура, без да се отчита влиянието на хоризонталните комуникационни електроди

Таблица 8-6

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

Таблица 8-7

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

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

Окончателно се приема броят на вертикалните електроди от условията за поставяне.

9. За инсталации над 1000 V с големи токове на заземяване термичното съпротивление на свързващите проводници се проверява по формула (8-11).

Пример 1. Необходимо е да се изчисли контурната система за заземяване на подстанция 110/10 kV със следните данни: най-големият ток през заземяването по време на заземяване от страна на 110 kV е 3,2 kA, най-големият ток през заземяването по време на заземяване на 10 kV страна е 42 A; почвата на строителната площадка на подстанцията е глинеста; климатична зона 2; Освен това като заземяване се използва система за поддържане на кабели със съпротивление на заземяване от 1,2 ома.

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

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

Така изчисленото съпротивление се приема за rzm = 0,5 Ohm.

2. Съпротивлението на системата за изкуствено заземяване се изчислява, като се вземе предвид използването на кабелно-носеща система

3. Препоръчително за предварителни изчисления е съпротивлението на почвата на мястото на изграждане на земния електрод (глинеста почва) съгласно табл. 8-1 е 1000 Ohm m. Нарастващите коефициенти k за хоризонтални удължени електроди на дълбочина 0,8 m са равни на 4,5 и съответно 1,8 за вертикални пръчковидни електроди с дължина 2 - 3 m при дълбочина на върха им 0,5 - 0 . 8 м.

Изчислени съпротивления: за хоризонтални електроди P calc.g = 4.5x100 = 450 Ohm m; за вертикални електроди, изчислени в = 1,8x100 = 180 Ohm m.

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

където d= d y,ed= 0.95; b = 0,95x0,95 = 0,0475 m; t =0,7 + 2,5/2 = 1,95 m;

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

6. Определя се устойчивостта на разпръскване на хоризонтални електроди (ленти 40x4 mm2), заварени към горните краища на ъглите. Коефициентът на използване на свързващата лента във веригата K и, g, zm с броя на ъглите е приблизително 100 и съотношението a/l = 2 съгласно табл. 8-7 е равно на 0,24. Устойчивост на разстилане на лента по периметъра на контура (l = 500 m) по формулата от табл. 8-3 е равно на:

7. Подобрена устойчивост на вертикалните електроди

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

116 корнера са окончателно приети.

В допълнение към веригата, на територията е монтирана решетка от надлъжни ивици, разположени на разстояние 0,8-1 m от оборудването, с напречни връзки на всеки 6 m, за изравняване на потенциалите на входовете и входовете, като както и по ръбовете на веригата се полагат дълбоки ивици. Тези неотчетени хоризонтални електроди намаляват общото съпротивление на заземяването, тяхната проводимост преминава в границата на безопасност.

9. Термичното съпротивление на лентата 40 × 4 mm 2 се проверява.

Минимално напречно сечение на лентата въз основа на условията на термично съпротивление при условия на късо съединение. към земята във формула (8-11) при даденото време на протичане на тока на късо съединение. tп = 1,1 е равно на:

По този начин лента от 40 × 4 mm 2 удовлетворява условието за термично съпротивление.

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

Решение. Предвидено е изграждане на заземител от външната страна на сградата, към която е прилежащ трафопостът, с вертикални електроди, разположени в един ред с дължина 20 m; материал - кръгла стомана с диаметър 20 mm, метод на потапяне - завинтване; горните краища на вертикалните пръти, потопени на дълбочина 0,7 m, са заварени към хоризонтален електрод, изработен от същата стомана.

1. За страната 6 kV е необходимо съпротивление на заземяване, определено по формула (8-12):

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

Според PUE съпротивлението на заземяване не трябва да надвишава 4 ома. Така изчисленото съпротивление на заземяване е rzm = 4 ома.

2. Съпротивлението на системата за изкуствено заземяване се изчислява, като се вземе предвид използването на водоснабдителна система като паралелен заземителен клон

3. Препоръчва се за изчисление съпротивлението на почвата на мястото на заземяване (глина) съгласно табл. 8-1 е 70 Ohm*m. Увеличаващи коефициенти k за 3-та климатична зона съгласно табл. 8-2 се приемат равни на 2,2 за хоризонтални електроди на дълбочина 0,7 m и 1,5 за вертикални електроди с дължина 2-3 m при дълбочина на горния им край 0,5-0,8 m.

Изчислено съпротивление на почвата:

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

за вертикални електроди P calc.v = 1.5x70 = 105 Ohm*m.

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

5. Приблизителният брой на вертикалните заземителни проводници се определя при предварително приетия коефициент на използване K и. g. zm = 0,9

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

Коефициентът на използване на хоризонтален електрод в редица пръти с номер приблизително 6 и съотношението на разстоянието между прътите към дължината на прътите е a/l = 20/5x2 = 2 в съответствие с табл. 8-6 се приема равно на 0,85.

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

Таблица 8-8

Коефициенти на нарастващо съпротивление по отношение на измереното съпротивление на почвата (или съпротивление на заземяване) за централната зона на СССР

Бележки: 1) важи за 1, ако измерената стойност P (Rx) съответства приблизително на минималната стойност (почвата е мокра - времето на измерване е предшествано от голямо количество валежи);

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

3) k3 се прилага, ако измерената стойност P (Rx) съответства приблизително на най-високата стойност (почвата е суха - времето на измерване е предшествано от малко количество валежи).

7. Подобрена устойчивост на разпръскване на вертикални електроди

8. Определеният брой вертикални електроди се определя с помощта на коефициента на използване К и. g. zm = 0,83, прието от табл. 8-4 с n = 5 и a/l = 20/2x4 = 2,5 (n = 5 вместо 6 се взема от условието за намаляване на броя на вертикалните електроди, като се вземе предвид проводимостта на хоризонталния електрод)

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

Извадка от Наръчника за промишлено захранване

под общата редакция на А. А. Федоров и Г. В. Сербиновски

Защитното заземяване е умишлено електрическо свързване към земята на метални непроводящи части от електрически инсталации, които обикновено не са под напрежение, но могат да бъдат под напрежение (главно поради повреда на изолацията).

Когато дадена фаза е съединена накъсо към металното тяло на електрическа инсталация, тя придобива електрически потенциал спрямо земята. Ако тялото на такава електрическа инсталация бъде докоснато от човек, стоящ на земята или проводящ под (например бетон), той веднага ще бъде ударен от токов удар.

Чрез защитно заземяване токът на повреда се преразпределя между заземяващото устройство и човека обратно пропорционално на техните съпротивления.

Тъй като съпротивлението на човешкото тяло е стотици пъти по-голямо от съпротивлението на разпространение на тока на заземяващото устройство, ток, който не надвишава максимално допустимата стойност (10 mA), ще премине през тялото на човек, който е докоснал повредено заземяване оборудване и основната част от тока ще отиде в земята през заземяващия контур. При което волтаждокосването на тялото на оборудването няма да надвишава 42 V.

Заземителният контур е направен от стоманени пръти, ъгли, нестандартни тръби и др. В изкоп с дълбочина до 0,7 m прътите (тръби, ъгли и др.) се задвижват вертикално, а горните краища, стърчащи от земята, се свързват чрез припокриване заваряване със стоманена лента или прът.

В този случай трябва да се спазват следните условия.

Ориз. 2. Монтаж на единичен заземяващ електрод в двуслойна почва:
L е дължината на единичен заземяващ електрод; D е диаметърът на единичен заземяващ електрод;
H - дебелина на горния слой на почвата; T - дълбочина на заземителния електрод (разстояние
от повърхността на земята до средата на електрода); t - дълбочина на изкопа (дълбочина на свързващата лента)

1. Препоръчително е да изберете разстоянието между съседните пръти, равно на дължината на пръта (освен ако условията на работа не предвиждат друго) (фиг. 3).

Пръчките могат да бъдат разположени в редица (фиг. 3) или под формата на произволна геометрична фигура (квадрат, правоъгълник) в зависимост от лекотата на монтажа и използваната площ. Набор от пръти, свързани помежду си с лента, образува заземяващ контур. В помещението заземителният контур е заварен към тялото на таблото и към заземителната линия (заземителна шина), която минава по стените на сградата. На практика често се използват естествени заземителни проводници (части от комуникации, сгради и структурипромишлени или други цели), които са в контакт със земята. Това са канализационни тръби, стоманобетонни фундаментни конструкции, оловни кабелни обвивки и др.

Ориз. 3. Дизайн на заземяващото устройство:
L е дължината на единичен заземяващ електрод; K - разстояние между съседни (съседни) заземителни проводници

Измерването на съпротивлението на разпространение на тока на заземяващите устройства трябва да се извършва най-малко в рамките на сроковете, определени от Правилата за експлоатация на потребителските електрически инсталации (RUES). единна всеки шест години, както и след всеки основен ремонт и продължителен престой на инсталацията.

Препоръчва се измерване на съпротивлението на заземяващите устройства в най-горещите и сухи дни на годината, когато почвата има най-малко влага. Колкото по-ниска е влажността, толкова по-високо е съпротивлението на почвата. В първия случай влагата от почвата се изпарява, във втория замръзва (ледът практически не провежда електричество). При извършване на измервания в други дни, получените стойности трябва да бъдат коригирани с помощта на корекционни коефициенти, които са дадени в PEEP.

Изчисляването на заземяващото устройство се свежда до определяне на броя на вертикалните заземителни пръти и дължината на свързващата лента. За да опростим изчислението, приемаме, че единичен вертикален заземен електрод е прът или тръба с малък диаметър.

където L и D са съответно дължината и диаметърът на пръта, m; P еквеквивалентно съпротивление на почвата, Ohm*m; T - дълбочина на електрода (разстояние от земната повърхност до средата на електрода), m.

Ученици неелектрическиспециалностите могат да определят съпротивлението на единичен вертикален заземен електрод, използвайки формулата:

(3)

или използвайки опростена формула:

(4)

Забележка: тук и по-долу знакът (*) означава формули за изчисления, извършени от студенти неелектрическиспециалности. Формулите, които не са отбелязани с този знак, са общи за студенти от всички специалности.

Стойността на еквивалентното съпротивление на почвата P еквза студенти неелектрическиспециалности се задават от учителя от табл. 2.

Еквивалентно съпротивление на почвата P еквХетерогенна структура е съпротивлението на земя с хомогенна структура, в която съпротивлението на заземяващото устройство има същата стойност като в земя с хетерогенна структура. Ако почвата е двуслойна, еквивалентното съпротивление се определя от израза:

Пекв= Y*P 1 *P 2 L/, (5)

където Y е коефициентът на сезонност (съгласно таблица 2 - за заземители); P 1 - съпротивление на горния слой на почвата, Ohm*m; P 2 - съпротивление на долния почвен слой Ohm*m; H - дебелина на горния слой на почвата, m; t - дълбочина на лентата, m.

Единичен заземителен проводник трябва напълно да проникне в горния слой на почвата и частично в дъното.

Таблица 1 - Еквивалентно съпротивление на почвата

Дълбочината на лентата t се приема равна на 0,7 m - това е дълбочината на изкопа (фиг. 2). Стойността на съпротивлението на почвата не е постоянна и зависи от нейната влажност. Степента на овлажняване на почвата се определя главно от количеството на валежите и процесите в тях. сушене. Повърхностните слоеве на почвата са подложени на значителни промени във влажността. В резултат на това съпротивлението на заземителния електрод ще бъде по-стабилно, колкото по-дълбоко е разположен в земята. За да се намали влиянието на климатичните условия върху съпротивлението на заземяването, горната част на заземяващия електрод се поставя в земята на дълбочина най-малко 0,7 m. Следователно дълбочината на пръта може да се определи по формулата:

T = (L/2) + t(6)

Таблица 2 - Стойности на изчислените климатични коефициенти на сезонност на устойчивостта на почвата

1. Определяме приблизителния брой вертикални заземителни проводници, без да вземаме предвид съпротивлението на свързващата лента:

n 0 = R 0 / R n, *(7)

където RH е стандартизираното съпротивление срещу разпространение на тока на заземяващото устройство съгласно Електрическите разпоредби, Ohm;

За студенти по електротехнически специалности:

n 0 = R 0 *Y/ R n.(8)

Коефициентът на сезонност Y на втората климатична зона (средна януарска температура от -15 до -10°C, юлска - от +18 до +22°C) се приема 1,6...1,8.

Таблица 3 - Стандартизирани стойности на устойчивост на токово разпространение на заземителни устройства (за електрически инсталации с напрежение до 1000 V)

Стойностите, посочени в табл. 3 са валидни за еквивалентно съпротивление на почвата от 100 Ohm*m или по-малко.Ако еквивалентното съпротивление на почвата е повече от 100 Ohm*m, тези стойности трябва да се умножат по коефициента k з =r екв/100. Коефициент k zне може да бъде по-малко от 1 или повече от 10 (дори при високо съпротивление на почвата).

1. Определете съпротивлението на текущия поток на свързващата лента:

(9)

Където L p, b - дължина и ширина на свързващата лента, m; t - дълбочина на свързващата лента; Y стр- коефициент на сезонност за лентата (съгласно таблица 2 - за лентови заземители); h p - коефициент на използване на честотната лента (Таблица 4).

Формула за приблизително изчисление:

(10)

Дължината на лентата може да се определи от предварителния брой вертикални заземителни електроди. Ако приемат, че са публикуванив един ред, тогава дължината на лентата ще бъде:

ЛП= K(n 0 - 1), (11)

Където K - разстояние между съседни вертикални заземителни електроди, m,

1. Определяме съпротивлението на вертикалните заземителни проводници, като вземем предвид съпротивлението на разпространение на тока на свързващата лента (за студенти по електротехнически специалности):

Р V = R p * R n (R p - R n ) (12).

1. Определяме окончателния брой заземителни проводници (за студенти по електротехнически специалности):

н = R o / R в *h s, (13)

Където h с - коефициент на използване на вертикални заземители.

Тъй като токовете, разпространяващи се от паралелно свързани единични заземителни проводници, имат взаимно влияние, общото съпротивление на заземяващия контур се увеличава, което е по-голямо, колкото по-близо са разположени вертикалните заземителни проводници един до друг. Това явление се отчита от коефициента на използване на вертикалните заземителни електроди, чиято стойност зависи от вида и броя на единичните заземителни електроди, техните геометрични размери и относителната позиция в земята.

Таблица 4 - Коефициенти на използване на вертикални заземителни проводници h c
и свързваща лента h p

Забележка. Стойностите на коефициентите са дадени, като се вземе предвид фактът, че съотношението на дължината на заземяващите проводници към разстоянието между тях е равно на две.

1. *Определяме съпротивлението на единичен заземяващ електрод, като вземаме предвид коефициента на използване:

Рсъвместно предприятие= R 0 / h s.* (14)

1. Определяме общото съпротивление на вертикалните заземителни проводници, като вземем предвид съпротивлението на свързващата лента:

Р V = R p *R n /R p - R n . (15)

1. Определяме окончателния брой заземителни проводници:

н = R sp/R в . (16)

Изчисленият брой заземителни проводници се закръгля до най-близкото по-голямо цяло число.

Въз основа на изчислителните данни съставяме скица на заземяващия контур (план за поставяне на заземителни електроди в земята - изглед отгоре, с размери) и скица на единичен вертикален заземяващ електрод (фиг. 2).

Системата за заземяване осигурява безопасността на жителите и непрекъснатото функциониране на електрическите уреди. Заземяването предотвратява токов удар в случай на изтичане на електричество върху метални елементи без ток, които се получават при повреда на изолацията. Създаването на система за сигурност е отговорно начинание, така че преди да се извърши, е необходимо да се извърши изчисление на заземяването.

Естествено заземяване

Във времена, когато списъкът с електрически уреди в дома беше ограничен до един телевизор, хладилник и пералня, заземяващите устройства бяха рядко използвани. Защитата срещу изтичане на ток е възложена на естествени заземителни проводници, като например:

• голи метални тръби;
• Обшивка на кладенци за вода;
• елементи от метални огради, улични лампи;
• плетени кабелни мрежи;
• стоманени елементи на фундаменти, колони.

Най-добрият вариант за естествено заземяване е стоманен водопровод. Благодарение на голямата си дължина водопроводните тръби минимизират съпротивлението срещу разпространяващ се ток. Ефективността на водопроводите се постига и поради инсталирането им под сезонното ниво на замръзване, поради което техните защитни качества не се влияят нито от топлина, нито от студ.

Металните елементи на подземни стоманобетонни продукти са подходящи за заземителна система, ако отговарят на следните изисквания:

• има достатъчен (съгласно стандартите на Правилата за електрическа инсталация) контакт с глинеста, пясъчна глинеста или мокра пясъчна основа;
• по време на изграждането на основата е извадена армировката в две или повече области;
• металните елементи имат заварени съединения;
• устойчивостта на армировката отговаря на разпоредбите на PUE;
• Има електрическа връзка със заземителната шина.

Забележка! От целия списък на естествените заземители, посочени по-горе, се изчисляват само подземни стоманобетонни конструкции.

Ефективността на естественото заземяване се установява въз основа на измервания, извършени от упълномощено лице (представител на Енергонадзор). Въз основа на направените измервания специалистът ще направи препоръки относно необходимостта от инсталиране на допълнителна верига към естествената заземителна верига. Ако естествената защита отговаря на нормативните изисквания, Правилата за електрическа инсталация показват, че допълнителното заземяване е неподходящо.

Изчисления за устройство за изкуствено заземяване

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

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

Разликата в прогнозните и действителните показатели се изравнява чрез инсталиране на допълнителни електроди или чрез увеличаване на дължината на прътите. Предварителните изчисления обаче са важни, защото позволяват:

• откажете се от ненужните разходи (или поне ги намалете) за закупуване на материали и земни работи;
• изберете най-подходящата конфигурация на заземителната система;
• изберете правилния курс на действие.

Наличен е разнообразен софтуер за улесняване на изчисленията. Въпреки това, за да разберете тяхната работа, имате нужда от известни познания за принципите и естеството на изчисленията.

Компоненти за защита

Защитното заземяване включва електроди, монтирани в земята и свързани чрез електрическа връзка към заземителна шина.

Системата съдържа следните елементи:

1. Метални пръти. Един или повече метални пръти насочват разпространяващия се ток в земята. Обикновено парчета дълъг метал (тръби, ъгли, кръгли метални изделия) се използват като електроди. В някои случаи се използва листова стомана.
2. Метален проводник, който комбинира няколко заземителни електрода в една система. Обикновено за тази цел се използва проводник, монтиран хоризонтално под формата на ъгъл, прът или лента. Към краищата на електроди, заровени в земята, е заварена метална връзка.
3. Проводник, свързващ заземителен електрод, разположен в земята, към шина, която е свързана към защитеното оборудване.

Последните два елемента се наричат ​​еднакви - заземителен проводник. И двата елемента изпълняват идентична функция. Разликата се състои в това, че металната връзка е разположена в земята, а заземителният проводник към шината е разположен на повърхността. В тази връзка проводниците са обект на различни изисквания за устойчивост на корозия.

Принципи и правила за изчисления

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

Когато извършвате изчисления, използвайте формулите, посочени в Правилата за електрическа инсталация. Използват се променливи данни, събрани от инсталатора на системата, и постоянни параметри (достъпни в таблици). Постоянните данни включват например устойчивост на почвата.

Определяне на подходяща верига

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

Най-лесният начин за изпълнение на линейна схема, тъй като за инсталиране на електродите ще трябва да изкопаете само един прав изкоп. Въпреки това, електродите, инсталирани в линията, ще екранират, което ще влоши ситуацията с разпространяващия се ток. В тази връзка при изчисляване на линейното заземяване се прилага корекционен коефициент.

Най-често срещаната схема за създаване на защитно заземяване е триъгълната форма на веригата. По върховете на геометричната фигура са монтирани електроди. Металните щифтове трябва да са на достатъчно разстояние един от друг, за да не пречат на разсейването на тока, влизащ в тях. За оборудване на защитна система за частен дом се считат за достатъчни три електрода. За да се организира ефективна защита, е необходимо също така да изберете правилната дължина на прътите.

Изчисляване на параметрите на проводника

Дължината на металните пръти е важна, защото влияе върху ефективността на защитната система. Дължината на металните свързващи елементи също има значение. В допълнение, консумацията на материали и общите разходи за заземяване зависят от дължината на металните части.

Съпротивлението на вертикалните електроди се определя от тяхната дължина. Друг параметър - напречните размери - не оказва значително влияние върху качеството на защитата. И все пак напречното сечение на проводниците се регулира от Правилата за електрическа инсталация, тъй като тази характеристика е важна от гледна точка на устойчивост на корозия (електродите трябва да издържат 5 - 10 години).

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

Какво да изберете: броят на електродите или тяхната дължина зависи от организатора на работата. В това отношение обаче има определени правила:

1. Пръчките трябва да бъдат монтирани под сезонния хоризонт на замръзване с най-малко 50 сантиметра. Това ще премахне сезонните фактори от влияние върху ефективността на системата.
2. Разстояние между вертикално монтирани заземителни проводници. Разстоянието се определя от конфигурацията на контура и дължината на прътите. За да изберете правилното разстояние, трябва да използвате подходящата справочна таблица.

Нарязаните метални изделия се забиват в земята на 2,5 - 3 метра с помощта на чук.Това е доста трудоемка задача, дори ако смятате, че от посочената стойност трябва да се извадят приблизително 70 сантиметра дълбочина на изкопа.

Икономично използване на материала

Тъй като напречното сечение на метала не е най-важният параметър, препоръчително е да закупите материал с най-малка площ на напречното сечение. Трябва обаче да останете в рамките на минималните препоръчителни стойности. Най-икономичните (но способни да издържат на удари с чук) опции за метални изделия:

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

Като метална връзка оптималният избор би бил лента от стомана с дебелина 4 милиметра. Алтернатива е 6 мм стоманен прът.

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

Външната заземителна секция може да бъде направена от 4 mm лента (ширина 12 mm).

Формули за изчисления

Универсална формула е подходяща за изчисляване на съпротивлението на вертикален електрод.

Когато извършвате изчисления, не можете без референтни таблици, които показват приблизителни стойности. Тези параметри се определят от състава на почвата, нейната средна плътност, способността да задържа вода и климатичната зона.

Инсталираме необходимия брой пръти, без да вземаме предвид индикатора за съпротивление на хоризонталния проводник.

Определяме нивото на съпротивление на вертикалния прът въз основа на индикатора за съпротивление на заземяващия електрод от хоризонтален тип.

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

Заключение

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

Преди да запълните изкопа със земя, трябва да проверите функционалността на заземяващите устройства. Оптималната среда за изпитване трябва да бъде възможно най-суха, без много влага в почвата. Тъй като зимите не винаги са безснежни, най-лесно е да започнете изграждането на заземителна система през лятото.

Защита срещу статично електричество се инсталира в случаите, когато оборудването работи от материали, които провеждат ток. Изчисляването на земната верига се извършва, като се вземат предвид приетите стандарти.

[Крия]

Принципи и правила за изчисления съгласно PUE

Преди да изчислите параметрите на заземяването на електрическите проводници, както и техните размери, е необходимо да определите вида на почвата. Препоръчително е да използвате информацията, събрана от инсталатора, и постоянните стойности, дадени в таблиците. Когато извършвате изчисления, трябва да се ръководите от изискванията на GOST и Правилата за електрическа инсталация (PUE).

Изчислителна процедура и изходни данни

За да определите допустимото вертикално или хоризонтално заземяване, трябва:

1. Изчислете контура.
2. Подгответе заземителни електроди и проводници.
3. Използвайте формули за изчисление.

Определяне на оптималната верига за защитно заземяване

За да се постигне оптимално разпределение на напрежението, се избира формата на контура. Устройството е права линия или геометрична фигура.

По-евтин вариант при определяне на необходимия заземен контур би бил използването на линейна диаграма, според която трябва да изкопаете само един изкоп.

По време на работа напрежението и моделите на разпространение могат да се променят, така че при изчисленията се използва корекционен фактор. Подходящ вариант би бил използването на триъгълен контур: инсталирането на електродни елементи се извършва по върховете на геометричната фигура. За частни домакинства ще бъде достатъчно да използвате три електрода.

Алекс Жук говори подробно за изчисляването на параметрите на заземяването, както и броя на проводниците и електродите.

Електроди и проводници - избор и изчисляване

Вертикалните електродни елементи са основните компоненти, които се вземат предвид при изчисляване на земната верига. Дължината на телата се определя от разстоянието между тях. Стойността на съпротивлението директно зависи от размера на електродите. Стойността на напречното сечение се определя в съответствие с PUE, следователно е необходимо да се създаде най-устойчивата на износване система.

Когато избирате правилните размери, трябва да имате предвид, че колкото по-голяма част от електрода е потопен в земята, толкова по-ефективна ще бъде веригата. За увеличаване на кадрите се увеличава броят на самите пръчки или се вземат елементи с по-голяма дължина. Тук потребителят избира самостоятелно какво му е по-лесно да направи: да инсталира много електроди в земята или да забие всеки от тях възможно най-дълбоко.

Правила за избор и изчисляване:

1. Дължината на електродните елементи се избира, като се вземе предвид фактът, че те трябва да бъдат заземени на дълбочина най-малко 0,5 m (средната стойност на сезонното замръзване на почвата). Поставянето на пръта под този индикатор ще осигури правилната работа на всички електрически уреди, независимо от метеорологичните условия.
2. Разстояние между вертикалните елементи. Индикаторът се определя от конфигурацията на веригата, както и от дължината на компонентите.

Триметровите електроди са по-трудни за инсталиране. Счита се за оптимално използването на двуметрови елементи с леко отклонение нагоре или надолу.

Каналът „Дни на решение“ говори за теоретичните характеристики на определянето на параметрите на необходимото защитно заземяване и нюансите на създаването на верига.

Размери на заземяващия материал

Изборът на материали започва с изчисляване на минималната дължина.

Формули за изчисление

За изчисления се използват формули въз основа на характеристиките на заземяващия електрод. Ще е необходимо да се изчисли стойността на съпротивлението на разпространението на тока, както и вертикалния прът.

Как да се определи съпротивлението на текущия поток

Пример за изчисление е показан на изображението. Изборът на формули зависи от местоположението на пръта на електрода. Видът на логаритъма също играе роля.

Универсална формула за изчисляване на съпротивлението на вертикален прът

Символи:

• Req е параметърът на еквивалентното съпротивление на почвата, измерен в Ohm/m;
• d - диаметър на продукта, mm;
• L е размерът на самата пръчка, измерен в метри;
• T е стойността на разстоянието от средата на продукта до повърхността на земята.

Поддържащи информационни таблици за изчисления на заземяването

Стойността на съпротивлението на почвата зависи от степента на влажност на почвата. За да се осигури максимална стабилност на заземителния електрод, както и за предотвратяване на негативните ефекти от атмосферните условия, той трябва да бъде монтиран на дълбочина 0,7 m.

Индикатори за различни видове почви.

Монтирането на заземителната система трябва да се извърши така, че прътът напълно да премине през горния слой на почвата, както и част от дъното. В този случай трябва да се вземе предвид сезонният климатичен коефициент.

Степента на устойчивост на почвата.

Изчисляване на вертикални заземители - таблица и формула

Изчислението се прави по формулата N=(R1*X)/R2. R2 е стандартизираната стойност на съпротивлението на разпространение на електродния ток, което се определя от стандарта PTEEP (Правила за техническа експлоатация на потребителски инсталации).

Стандарти, които трябва да се следват.

Формула за изчисляване на хоризонтален проводник

Коефициенти на използване на заземителния проводник.

Каналът „Не само СГРАДА“ говори за методологията за изчисляване на параметрите на заземяването с помощта на специална програма поотделно за всяка жилищна сграда.

Пример за изчисляване на земната верига

За да направите заземен електрод, обикновено се използва метален ъгъл с дължина 2,5-3 метра и размери 50x50 mm. При монтаж разстоянието между елементите трябва да съответства на тяхната дължина или 2,5-3 метра. Индикаторът за съпротивление за глинеста почва ще бъде 60 Ohm * m. Според таблицата на климатичните зони стойността на сезонността за средната зона ще бъде около 1,45. Съпротивлението ще бъде равно на: 60*1,45=87 Ohm*m.

Стъпка по стъпка алгоритъм за инсталиране на заземяване:

1. Изкопайте изкоп близо до къщата по протежение на контура с дълбочина 0,5 m.
2. Забийте метален ъгъл в дъното му. Размерите на неговия рафт трябва да бъдат избрани, като се вземе предвид номиналният диаметър на електродния елемент, който се изчислява по формулата d=0,95*p=0,995*0,05=87 Ohm*m.
3. Определете дълбочината на средната точка на ъгъла: h=0,5*l+t=0,5*2,5*0,5=1,75 m.
4. Заместете тази стойност в описаната по-горе формула, за да изчислите стойността на съпротивлението на един заземяващ електрод. Полученият параметър в крайна сметка ще бъде 27,58 ома.

Необходимият брой електроди може да се определи по формулата N=R1/(Ksp*Rnorm). Резултатът ще бъде 7. Първоначално числото 1 се използва като Kisp. В съответствие с табличните данни за седем заземителни устройства стойността ще бъде 0,59. Замествайки получената стойност във формулата за изчисление, получаваме резултата: за лятна вила е необходимо да се използват 12 електродни елемента.

Съответно се прави ново преизчисляване, като се вземе предвид този параметър. Kisp според таблицата вече ще бъде 0,54. Ако използвате тази стойност във формулата, резултатът ще бъде 13 броя. Тогава стойността на съпротивлението на електродите ще бъде равна на 4 ома.

Изчисляване на заземително устройство онлайн

Използването на онлайн калкулатор помага за ускоряване на процеса на изчисление.

Алгоритъм на работа:

1. Изчислете съпротивлението на почвата ρ (1), като вземете предвид нейната хетерогенност. За да направите това, изберете състава на горния и долния слой на земята. Самият калкулатор избира необходимите стойности за ρ1 и ρ2.
2. Посочете климатичната зона (коефициент k1) и въведете други параметри. R1 (2) и R2 (3) определят съпротивлението на заземителите - хоризонтално и вертикално.
3. Изчислете R (4) въз основа на получените резултати.
4. Прочетете резултатите.

Препоръчва се да се провери дали съпротивлението на заземяващите устройства отговаря на стандартите (PUE 1.7.101). Ако надвишава допустимата стойност, трябва да промените първоначалните параметри. По-специално, намалете или увеличете броя на вертикалните заземителни проводници.