Определение требуемого сопротивления заземляющего устройства

Расчет заземления производят по заранее заданным наибольшим допустимым значениям сопротивления заземляющего устройства R_з.у или напряжения прикосновения U_пр.доп (и шага U_ш.доп).

Наибольшие допустимые значения R_з.у, установленные «Пра­вилами устройства электроустановок», составляют:

для установок до 1000 В:

10 Ом при суммарной мощности генераторов или транс­форматоров, питающих данную сеть, не более 100 кВА;

4 Ом во всех остальных случаях;

для установок выше 1000 В:

0,5 Ом при заземленной нейтрали (т. е. при больших токах замыкания на землю);

250 / I_з ≤ 10 Ом при изолированной нейтрали (т. е. при малых токах замыкания на землю) и условии, что заземлитель используется только для электроустановок напряжением выше 1000 В;

125 / I_з ≤ 10 Ом при изолированной нейтрали и условии, что заземлитель используется одновременно для установок напря­жением до 1000 В. В этих выражениях I_з – расчетный ток замы­кания на землю, А.

При расчете заземлителя в однородной земле (способом коэффициентов использования) по напряжениям прикосновения (и шага), располагая наибольшими допустимыми их значения­ми, находят наибольшее допустимое расчетное сопротивление заземлителя из формул

U_пр.доп = φ_З α₁ α₂; U_ш.доп = φ_З β₁ β₂, (2)

 

где φ_З = I _ЗR _З .;

α₁ α₂ – коэффициенты прикосновения;

β₁ β₂ – коэффициенты шага,

Заменив в уравнениях (2) φ_З его значением, получаем искомое сопротивление заземлителя, Ом:

по напряжению прикосновения

 

R_З = U_пр.доп / I_З α₁ α₂; (3)

 

по напряжению шага

 

R_З= U_ш.доп / I_З β₁ β₂. (4)

 

Меньшее значение R_З и будет расчетным сопротивлением заземлителя.

При контурном заземлителе, когда сопротивле­ние заземляющих проводников обычно мало, сопротивление зазе­мляющего устройства R_ЗУ можно считать равным R_З. Если же зазе­млитель выносной, то вследствие его удаленности от заземляемого оборудования сопротивление заземляющего проводника может ока­заться значительным и должно учитываться при вычислении R_З и R_ЗУ . В этом случае полное сопротивление заземляющего устройства,Ом,

(5)

 

где R_з.п и X _з.п – активное и индуктивное сопротивления заземляющего проводника соответственно.Ом.

Коэффициенты α;₁и β;₁, необходимые для вычисле­ния, берут из таблиц (табл. 3.6, стр. 119 [2]). Для этого тре­буется предварительно выбрать тип заземлителя (контурный или выносной), задаться формой, размером и числом электро­дов и, наконец, условно разместить их на представленной площадке.

Коэффициенты α₂ и β₂, определяют по формулам

; , (6)

где ρ; – расчетное удельное сопротивление основания, на котором стоит человек (пола, гравийной засыпки или грун­та), для упрощения считаем, что земля во всем своем объеме однородна, ρ; = 100 Ом·м;

R_h – сопротивление тела человека, которое обычно принимают равным 1000 Ом.

При расчете сложного заземлителя в двухслойной земле (спо­собом наведенных потенциалов) по заданному допустимому напряжению прикосновения U_пр.доп сопротивление заземлителя R_З, определяют также по (3). При этом, коэф­фициент прикосновения α;₁ вычисляют с помощью формулы

, (7)

где ρ;₁/ ρ;₂ – относительное эквивалентное расчетное удельное сопротивление для горизонтальных сеток с вертикальными электродами;

L_Г – общая длина всех горизонтальных электродов заземлителя, м

S – площадь заземлителя, м2;

L_В – общая длина всех вертикальных электродов.

Коэффициент прикосновения α₂ вычисляют, как и в предыдущем случае, по формуле (6), в котором ρ; надо заменить на ρ;₁– расчетное удельное сопротивление верхнего слоя зем­ли, Ом · м:

 

α₂ = (8)