Расчет искусственных заземлителей

Цель расчета: ознакомиться с методикой расчета величины силы тока при прикосновении человеком с заземленным оборудованием и заземлителем при коротком замыкании.

Исходные данные для расчета:

1. Длина заземлителя l=2-5 м.

2. Диаметр заземлителя d=0, 035-0, 100 м.

3. Глубина заложения в грунт t_T=0, 5+t₀, где t₀≥ 0, 5 м.

4. Удельное сопротивление грунта ρ выбирается по таблице 4.4.

5. Норма сопротивления заземлителя при ПУЭ R_н=10 Ом.

6. Коэффициент экранирования η _э и расстояние между заземлителями устанавливается по таблице 4.5.

7. Ширина соединительной полосы b=0, 05-0, 10 м.

8. Коэффициент использования соединительной полосы η _n выбирают по таблице 4.6.

9. Фазовое напряжение U_ф=220 В.

10. Сопротивление изоляции R_из=0, 5-0, 7 МОм.

11. Сопротивление человека R_ч=100-100000 Ом (расчетное сопротивление человека R_ч=1000 Ом).

Решение:

1. Определение сопротивления одиночного заземлителя:

, (4.1)

где ρ – удельное электрическое сопротивление грунта, Ом× м(табл.4.4); l – длина заземлителя, м(не менее 2м); d – диаметр заземлителя, м(не менее 35мм); t_т =0, 5+t₀ – расчетная глубина заложения, t₀ ≥ 0, 5м.

Таблица 4.4

Удельное электрическое сопротивление грунта

Грунт	Удельное сопротивление при влажности 10-20%, Ом× м		Грунт	Удельное сопротивление грунта при влажности 10-20%, Ом× м
Глина		Супесок
Суглинок		Торф
Песок		Чернозем

 

2. Вычисление необходимого количества заземлителей для снижения сопротивления до норм ПУЭ (R_н):

, (4.2)

где η _э – коэффициент экранирования заземлителей(табл.4.5).

Таблица 4.5

Коэффициент экранирования вертикальных электродов группового контурного заземлителя

 

Число заземлителей	Отношение расстояния между электродами к их длине (a/l)
	0, 69	0, 78	0, 85
	0, 61	0, 73	0, 80
	0, 56	0, 68	0, 76
	0, 47	0, 63	0, 71
	0, 41	0, 58	0, 66
	0, 39	0, 55	0, 64
	0, 36	0, 52	0, 62

 

3. Определение длины стальной полосы, необходимой для соединения заземлителя в один контур:

, (4.3)

где a – расстояние между заземлителями, м.

4. Расчет сопротивления стальной соединительной полосы:

, (4.4)

где t_п – глубина заложения полосы, м(t_п ≥ 0, 5м); b – ширина полосы, м(b ≥ 0, 12м).

5. Определение сопротивления всего заземляющего устройства:

, (4.5)

где η _n – коэффициент взаимного экранирования заземлителей с полосой (табл.4.6).

Таблица 4.6

Коэффициент взаимного экранирования заземлителей с полосой, η _n

Отношение расстояния между электродами к их длине a/l	Число вертикальных электродов
	0, 45	0, 40	0, 34	0, 27	0, 22	0, 20	0, 19
	0, 55	0, 48	0, 40	0, 32	0, 29	0, 27	0, 23
	0, 70	0, 64	0, 64	0, 45	0, 39	0, 36	0, 33

 

6. Определение величины тока I_r,, проходящего через тело человека, при прикосновении его к заземленному оборудованию и заземлителю, которые могут оказаться под напряжением

, (4.6)

Исследование изоляции фаз

Содержание работы:

1. Измерить сопротивление r_из изоляции фаз.

2. Определить сопротивление r_заз растекания тока в почве.

3. Рассчитать ток, проходящий через тело человека при прикосновении к «пробитому» заземленному оборудованию.

4. Измерить ток I_з замыкания на корпус оборудования.

5. Рассчитать параметры заземляющего устройства.

 

Порядок выполнения работы

Для измерения сопротивления изоляции двухфазной электрической сети используют мегометр типа М1101 напряжением 100В без дополнительного экранирования. Перед присоединением мегометра питание общей сети отключается общим рубильником 1. Мегометр последовательно присоединяют к клеммам 2 и 3 первой фазы и затем к клеммам 4 и 5 второй фазы (рис.4.1). При этом необходимо включить тумблеры на линии реостатов 6 и, вращая ручку мегометра, произвести замер сопротивления r_из изоляции фаз на различных диапазонах. Для измерения сопротивления r_заз растекания тока в почве используют электрическую схему (рис.4.1), в которой сопротивление R_всп вспомогательного и зонда R_зонд расположены от искомого сопротивления r_заз на таком расстоянии (более 20м), что между ними существуют зоны нулевого потенциала. Искомое сопротивление растеканию r_заз определяется по формуле:

, (4.7)

где U_з – напряжение на заземлителе относительно земли, В; I_з – сила тока, стекающего с заземлителя в почву, А.

Вначале эксперимента включают в сеть, замкнув общий рубильник 1.

Ток I_з, стекающий через заземлитель в почву, измеряют амперметром 9, включенным в токовую цепь, образуемую r_заз и R_всп. Амперметр включают в цепь, поставив переключатель 8 в положение 1 и замкнув переключатели 10 и 11, измеряют силу тока. Напряжение U_з измеряют вольтметром 7, подключенным между r_заз и R_зонд. Вольтметр включают в цепь, поставив переключатель γ в положение 11 и измеряют напряжение на заземлителе. По формуле (4.7) рассчитывают сопротивление растекания тока в почве. Рассчитывают силу тока, проходящего через тело человека при прикосновении к пробитому заземленному оборудованию по формулам (4.6) и (4.8):

, (4.8)

где U_ф – фазовое напряжение (220В).

Для определения тока замыкания I_з на корпус оборудования необходимо отключить измерительную цепь защитного заземления: разомкнуть переключатель 11. корпус оборудование 14 подсоединяют к первой (переключатель 12 в положении I) или второй(переключатель 12 в положении II) фазе сети. Переключатель 8 отключают, переключатель 10 включают. Замыкают соответствующую фазу на корпус оборудования 14, нажав кнопку замыкания 13. При этом цепь тока замыкается по пути: пробитая фаза – корпус – заземлитель – изоляция поврежденной фазы – исправная фаза. Ток I_з измеряют по амперметру 9. Рассчитывают основные параметры заземляющего устройства по формулам (4.1), (4.9), (4.10).

, (4.9) , (4.10)

где η – коэффициент использования заземлителей (η =1); U_без – величина безопасного напряжения, В(U_без=40В); I_з – ток замыкания на корпус оборудования (экспериментальная величина), А; α – коэффициент прикосновения (α =0, 75).

 

 

Рис.4.1. Электрическая схема установки

1 – общий рубильник; 2, 3, 4, 5 – клеммы для изменения сопротивления изоляции фаз; 6 – реостаты; 7 – вольтметр для измерения напряжения на заземлителе; 8, 12 – двухпозиционные переключатели; 9 – амперметр для измерения силы тока в цепи заземлителя; 10, 11 – переключатели; 13 – кнопка замыкания;

14 – корпус оборудования.

 

Отчет должен содержать:

1. Электрическую схему установки;

2. Расчет тока, проходящего через тело человека при прикосновении к «пробитому» заземленному оборудованию;

3. Расчет параметров заземляющего устройства;

4. Таблицу экспериментальных и расчетных данных (табл.4.7).

 

Таблица 4.7

123456

Поделиться:

Популярное:

1. ИЗУЧЕНИЕ АССОРТИМЕНТА КОМПЛЕКСНЫХ, ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИСКУССТВЕННЫХ КОЖ
2. Порядок расчёта одиночных искусственных заземлений.