Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Ориентировочные значения удельных электрических сопротивлений


МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Основным исходным параметром для расчета является наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, обозначенное как Rдоп (допустимое).

При наличии естественных заземлителей с сопротивлением Rе осуществляется перерасчет наибольшего допустимого сопротивления искусственного заземлителя Rи доп (предполагается, что взаимное экранирование между ними отсутствует):

 

Rи доп = RеRдоп /(RеRдоп) (1)

 

Сопротивление естественного заземлителя обычно определяется экспериментально. Также можно его рассчитать, зная удельное сопротивление грунта (см. ниже), а также длину проложенных в земле металлических трубопроводов или кабелей, – используя данные табл. П.1 и П.2.

При отсутствии естественных заземлителей Rи доп = Rдоп.

Важным параметром для расчета является удельное электрическое сопротивление земли (грунта) r в месте устройства заземления, ориентировочные пределы изменения которого для некоторых видов земли и воды приведены в табл. П.3. Для получения расчетного удельного сопротивления r измеренное значение rизм умножают на коэффициент сезонности ψ:

 

r= rизм×ψ (2)

 

Значения коэффициента ψ отдельно для вертикальных и горизонтальных электродов в зависимости от влажности земли в момент измерения и климатической зоны (Волгоград относится к III зоне) для однородной земли приведены в табл. П.4 (изложенная в настоящих указаниях методика расчета относится к случаю однородной земли: для многослойной земли расчет существенно усложняется, его можно найти в [11]).

Далее алгоритм расчета зависит от конструкции заземлителя.

При устройстве стационарного заземления (цехов предприятий, административных, общественных и жилых зданий) в подавляющем большинстве случаев используется комбинированный групповой заземлитель, т. е. система заглубленных в землю вертикальных электродов, соединенных горизонтальным электродом связи. В этом случае (1-й алгоритм) сначала по формуле (2) рассчитывается два разных значения удельного сопротивления грунта – для вертикальных заземлителей (rв) и для горизонтального электрода связи (rг). Затем определяют сопротивление для одиночного вертикального электрода:

 

Rв = (ln + ln ), (3)

 

где rв – расчетное удельное сопротивление грунта для вертикального электрода, Ом×м;

l – длина вертикального электрода, м;

d – диаметр трубчатого или стержневого электрода (для уголка с шириной полки c в формулу вместо d подставляют эквивалентный диаметрdэкв = 0,95c), м;

t = h + (l/2)расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода (h = 0,7÷0,8 м – глубина траншеи, в дно которой вбивают вертикальные электроды; равна глубине заложения полосы связи), м.

В качестве искусственных заземлителей обычно используют вертикальные и горизонтальные электроды. Вертикально забиваются в землю стальные уголки размером от 40´40 до 63´63 мм длиной 2,5÷3 м и прутки круглого сечения диаметром, в зависимости от материала, 12÷16 мм и длиной 4÷10 м (длинные стержни заглубляются вибраторами). Наименьшие сечения заземлителей должны соответствовать рекомендациям табл. П.5. Допускается использовать некондиционные или бывшие в употреблении стальные трубы (применять в этих целях новые трубы слишком дорого) диаметром от указанных в табл. П.5 до 50 мм длиной 2÷3 м.

Определяют предварительные размеры и длину L контура заземления (на этом этапе исходят из того, что заземление контурное, а контур расположен вне здания), т. е. суммарную длину траншеи (равную длине горизонтального электрода связи). Для рытья траншеи рекомендуется отступить от стен здания на 1,5÷2,5 м (большие расстояния от траншеи до здания нежелательны – см. ниже).

Далее находят произведение коэффициента использования вертикальных электродов ηв на их количество n:

 

ηвn = Rв/Rи доп (4)

 

Затем по табл. П.6 с учетом предварительно найденного значения a/l определяют количество вертикальных электродов n (при предпочтительной для контурного заземления величине a/l = 3). Не указанные в таблице значения параметров находят методом интерполяции. Полученное значение n округляют до четного числа (рекомендуется наличие вертикальных электродов в углах контура), предпочтительно в меньшую сторону. Определяют среднее расстояние между вертикальными электродами при равномерном размещении их на предварительно принятом контуре и соответствующее отношение a/l. Если имеет место значительное отклонение последнего от рекомендуемого значения (a/l = 3), следует изменить параметры заземлителя (например, изменить длину вертикальных заземлителей). Иногда возможным бывает уменьшение размеров контура с размещением его внутри здания (что только повысит уровень безопасности). Если число n оказывается малым, а среднее расстояние a и отношение a/l , наоборот, слишком большими (a/l >> 3), – следует перейти к размещению вертикальных заземлителей в ряд (см. пример решения 2). Увеличение размеров контура с соответствующим возрастанием расстояния от него до стен нежелательно как из-за снижения уровня безопасности (в том числе – возрастания вероятности попадания под шаговое напряжение случайных лиц вне цеха), так и по экономическим соображениям (возрастание площади используемой земли). Предпочтительнее оставить предварительный контур (вполне допустимо уменьшение a/l до 2, а минимальное расстояние a = 2,5 м).

Сопротивление горизонтального проводника связи определяется по формуле:

Rг = ln (5)

 

где rг – расчетное сопротивление грунта для горизонтального электрода, Ом×м;

L – длина горизонтальной полосы связи (контура заземления), м;

b – ширина полосы (при использовании в качестве соединительного горизонтального электрода круглого прутка вместо ширины b в формулу следует подставить удвоенный диаметр прутка), м;

h – глубина заложения горизонтального электрода (траншеи), м.

Результирующее сопротивление искусственного комбинированного группового заземлителя определяют по формуле:

 

Rи = RвRг/( Rвηг + Rгnηв), (6)

 

где ηв и ηг – коэффициенты использования вертикальных и горизонтального электродов (находятся из табл., соответственно, П.6 и П.7).

Полученное значение сопротивления не должно превышать значение Rи доп(при отсутствии естественных заземлителей – Rдоп). В то же время сопротивление Rи не должно быть значительно меньше предельно допустимого во избежание неоправданно больших экономических затрат на сооружение заземляющего устройства. Если результаты не удовлетворяют установленным ограничениям, то изменяют параметры группового заземлителя (длину и число вертикальных электродов, размеры контура) и повторяют расчет (используя метод последовательных приближений).

Для расчета временного заземления передвижных установок при использовании инвентарных стержневых заземлителей диаметром d, погружаемых в землю на глубинуlп (не более 1,5 м), верхние концы которых (выступающие над землей) электрически связаны с заземляющим проводником и заземляемым оборудованием, используется 2-й алгоритм. Сопротивление одиночного заземлителя рассчитывается по формуле:

 

Rэ = ln (7)

 

Далее определяют предварительное число электродов nп = Rэ/Rдоп. В зависимости от размеров и формы участка, отведенного под заземлитель, размещают электроды в ряд или по контуру. Расстояние a между соседними электродами выбирают из условия a/lп = 1 (допускается увеличение до a/lп = 2). Оценивают сопротивление заземляющего проводника Rзп и находят допустимое сопротивление заземлителя Rз доп = (RдопRзп). Находят произведение ηвn = Rэ/Rз доп. Затем по табл. П.6 определяют необходимое число электродов n (не указанные значения находят интерполяцией и округляют в большую сторону, одновременно корректируя расположение электродов). В окончательном варианте сопротивление заземлителя Rз = Rэ/(nηв)не должно превышать допускаемой величины Rз доп.

Сопротивление группового заземлителя, состоящего из nгп параллельно уложенных в землю на глубине h горизонтальных полос шириной b и длиной L, (3-й алгоритм) определяют по формуле:

 

Rи = Rг/(nгпηгп)(8)

 

где Rг – сопротивление растеканию тока для одной полосы, которое может быть рассчитано по формуле (5), Ом;

ηгп – коэффициент использования горизонтальных полосовых заземлителей (табл. П.8).

Исходя из размера площадки для размещения заземлителя и с учетом экономии металла определяют число полос, их длину и глубину заложения – так, чтобы сопротивление Rи оказалось не больше допустимого.

Внимание! В случае замены натуральных логарифмов в формулах (3), (5) и (7) десятичными коэффициент 1/2πв этих формулах следует заменить коэффициентом0,366 (что и сделано во всех представленных ниже примерах расчета).

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

 

Пример 1. Рассчитать повторное заземление защитного нулевого проводника для механического цеха, расположенного в здании с габаритами в плане 50´30 м (используется трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью источника напряжением 380/220 В). От данной сети запитан еще один цех, под которым выполнено аналогичное заземление с сопротивлением 20 Ом. Грунт – песок. При измерении его удельного сопротивления получили значение rизм = 1200 Ом×м (измерения проводились при нормальной влажности земли). Вблизи здания имеется естественный сосредоточенный заземлитель с сопротивлением Rе = 60 Ом.

Решение.В описанном случае достаточно обеспечить величину Rдоп £ 20 Ом (при этом суммарное сопротивление повторных заземлений под двумя цехами не будет превышать требуемого – 10 Ом). Пренебрегая сопротивлением заземляющего проводника, находим наибольшее допустимое сопротивление искусственного заземлителя по формуле (1):

 

Rи доп = RеRдоп /(RеRдоп)= 60×20/(60 – 20) = 30 (Ом)

 

Учитывая то, что естественный заземлитель является сосредоточенным и вынесенным за пределы здания (не может выполнять задачу выравнивания потенциалов основания), применяем контурное заземление – комбинированный групповой заземлитель из вертикальных электродов и полос связи, размещенных по прямоугольному контуру с предварительным размером 54´34 м (расположенному вне здания на расстоянии 2 м от стен).

Расчетные удельные сопротивления земли определяем по формуле (2). Для вертикального электрода: rв =rизмψв = 1200×1,3 = 1560 (Ом×м). Коэффициент сезонности ψв = 1,3 найден дляl = 3 м из табл. П.4 (Волгоград расположен в климатической зоне III). Для горизонтального электрода связи: rг =rизмψг = 1200×2,0 = 2400 (Ом×м) (коэффициент ψг взят из табл. П.4 для максимальной длины полосы связи – 50 м).

Для достаточно рыхлого грунта – песка – в качестве вертикальных электродов используем уголки меньшего сечения 40´40 мм (dэкв = 0,95с = 0,95×0,04 = 0,038, м) длиной l = 3 м, верхний конец которых расположен на глубине h = 0,8 м от поверхности земли. Тогда t = h + (l/2)= 0,8 + (3/2) = 2,3 м. Сопротивление одного вертикального электрода определяем по формуле (3):

 

Rв = 0,366 (lg + lg ) =

= 0,366 (lg + lg ) = 446 (Ом)

 

Определяем произведение коэффициента использования вертикальных электродов ηв на их количество n по формуле (4): ηвn = Rв/Rи доп= 446/30 = 14,9. Находим предварительное число вертикальных заземлителей nп по табл. П.6 (для рекомендуемого при контурном заземлении отношении а/l= 3). Для ηвn = 14,2 n = 20, для ηвn = 26,4 n = 40. Число n для ηвn = 14,9 определяем по формуле линейной интерполяции: n = 20 + ((40 – 20)/(26,9 – 14,2))×(14,9 – 14,2) = 21,1. Округляем результат до меньшего четного числа – n = 20. В этом случае при (а/l= 3) длина контура заземления будет составлять L = аn = 3ln = 3×3×20 = 180 (м), что незначительно отличается от длины предварительно принятого контура 54´34 м: 2(50 + 2×2) + 2(30 + 2×2) = 176 (м).

Далее решение можно продолжить по двум вариантам: либо принять новый контур – 55´35 м (в этом случае траншея будет располагаться на несколько большем расстоянии от стен здания – 2,5 м), либо сохранить первоначально принятый контур заземления (54´34 м) при некотором уменьшении величины а/l до а/l = L/nl = 176/(20×3) = 2,93. Останавливаемся на втором варианте, как несколько более экономичном и безопасном.

Для нахождения коэффициента использования ηв вертикальных электродов по табл. П.6 воспользуемся линейной интерполяцией по параметру а/l. Для 20-и электродов при размещении их по контуру коэффициент использования равен ηв = 0,63 при а/l= 2 и ηв = 0,71 при а/l= 3. Тогда для а/l= 2,93 ηв = 0,63 + ((0,71 – 0,63)/(3 – 2))×(2,93 – 2) = 0,704.

В качестве горизонтального электрода связи используем стальную полосу шириной b = 0,04 м. Длина полосы равна периметру контура: L = 176 (м). Тогда сопротивление горизонтального электрода связи (5):

 

Rг = 0,366 lg = 0,366 lg = 31,4 (Ом)

 

Из табл. П.7 линейной интерполяцией по параметру а/l находим коэффициент использования ηг горизонтальной полосы связи. При числе вертикальных электродов n = 20 при размещении их по контуру коэффициент использования равен ηг = 0,32 при а/l= 2 и ηг = 0,4 при а/l= 3. Тогда для а/l= 2,93 ηг = 0,32 + ((0,45 – 0,32)/(3 – 2))×(2,93 – 2) = 0,441.

Результирующее сопротивление искусственного заземлителя определяем по формуле (6): Rи = RвRг/( Rвηг + Rгnηв) = 446×31,4 /(446×0,441 + 31,4×20×0,704) = 21,9 (Ом).

Так как Rи меньше Rи доп (30 Ом), не очень значительно от него отличаясь, результат расчета можно считать удовлетворительным.

На рис. 1 представлена схема расположения заземлителей. Вертикальные электроды расположены таким образом, чтобы расстояния между ними вдоль длинной и вдоль короткой стороны здания отличались в наименьшей степени.

Рис. 1. Размещение искусственного заземлителя на плане цеха 50´30 м:

1 – стена здания; 2 – вертикальные электроды; 3 – полоса связи

 

В случае необходимости экономии металлопроката можно воспользоваться итерационными расчетами, последовательно уменьшая число вертикальных электродов, – до получения приемлемого результата. Однако следует помнить, что при увеличении сопротивления заземляющего устройства уровень безопасности понижается.

Пример 2. Рассчитать повторное заземление защитного нулевого проводника для механического цеха, расположенного в здании с габаритами в плане 60´40 м (используется трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью источника напряжением 380/220 В). Грунт – глина. При измерении его удельного сопротивления получили значение rизм = 70 Ом×м (измерения проводились при малой влажности земли).

Решение. Согласно рекомендациям применяем комбинированный групповой заземлитель из вертикальных электродов и полос связи, размещенных по прямоугольному контуру, расположенному вне здания, отступив от стен по 1,5 м. Предварительные размеры контура 63´43 м, длина контура – L = 63×2 + 43×2 = 212 м.

В качестве вертикального электрода используем уголки большего сечения (из-за сложности их заглубления в глинистый грунт) – 60´60 мм (эквивалентный диаметр dэкв= 0,95с = 0,95×0,06 = 0,057 м) длинойl = 2,5 м, верхний конец которых расположен на глубине h = 0,7 м от поверхности. Тогда t = h + (l /2)= 0,7 + (2,5/2) = 1,95 м. Расчетное удельное сопротивление земли для вертикального электрода (2): rв =rизмψв = 70×1,225 = 86 (Ом×м). Соответствующий коэффициент сезонности найден дляl = 2,5 м из табл. П.4 методом линейной экстраполяции: ψв = 1,2 + ((1,2 – 1,1)(2,5 – 3))/(3 – 5) = 1,225. Расчетное удельное сопротивление земли для горизонтального электрода связи (2): rг = rизмψг = 70×1,6 = 112 (Ом×м). В данном случае пользоваться экстраполяционной формулой нельзя – длина контура (212 м), т. е. горизонтального электрода связи, слишком далеко от верхней границы (50 м) известной области значений ψг. Поэтому коэффициент ψг взят из табл. П.4 для меньшей длины – 50 м, что идет в запас расчета.

Сопротивление одиночного вертикального электрода (3):

 

Rв = 0,366 (lg + lg ) = 26,3 (Ом)

 

В условии не приводятся данные о наличии других зданий, подключенных к данной линии электропередачи. Поэтому будем считать, что здание одно. Следовательно, требуется минимальное сопротивление повторного заземления – Rдоп = 10 Ом.

Определяем произведение предварительного числа вертикальных электродов на коэффициент использования (4): ηвn = R/Rдоп = 23,6/10 = 2,36. Это соответствует (при любом значении а/l – табл. П.6) минимальному числу вертикальных заземлителей n = 4 (при контурном исполнении заземления вертикальные заземлители желательно иметь в углах контура).

Разделив периметр контура на n, найдем предварительное среднее расстояние между вертикальными электродами а = L/n = 212/4 = 53 (м) и отношение а/l= 53/2,5 = 21,2. Полученное значение во много раз превышает рекомендуемую величину а/l= 3. Обращаем внимание на то, что при ширине цеха 40 м контурное заземление не обеспечивает снижение величины напряжения прикосновения в средней части помещения (расстояние до ближайшего заземлителя превышает 20 м). Таким образом, становятся необходимыми дополнительные мероприятия по выравниванию потенциалов основания. А в этом случае можно расположить заземлители и в ряд (в этом случае четность числа вертикальных электродов совершенно не обязательна). По табл. П.6 при размещении вертикальных электродов в ряд ближайшее к 2,36 значение ηвn равно 2,34, что соответствует а/l= 1. Однако это значение а/lвыходит за границы рекомендуемого при расположении в ряд диапазона (2÷3). Другое ближайшее значение ηвn = 2,61 имеет место для n = 3 при а/l = 2 (что входит в рекомендуемый диапазон а/l).При этом длина ряда (и горизонтальной полосы связи) равна L = а(n – 1) = 2l(n – 1) = 2×2,5(3 – 1) = 10 (м). Ряд будет расположен, как это и рекомендуется ПУЭ, на месте ввода линии электропитания в здание. Коэффициент использования вертикальных электродов (при а/l = 2 и n = 3) ηв = 0,87.

В качестве горизонтального электрода связи используем стальную полосу шириной b = 0,025 м. Сопротивление полосы связи (5):

 

Rг = 0,366 lg = 16,6 (Ом)

 

По табл. П.7 находим значение коэффициента использования горизонтальной полосы связи (при расположении вертикальных электродов в ряд при а/l= 2). При n = 2 ηг = 0,94, при n = 4 ηг = 0,89. Тогда для n = 3 ηг = (0,94 + 0,89)/2 = 0,915.

Результирующее сопротивление искусственного заземлителя определяем по формуле (6): Rи = RвRг/( Rвηг + Rгnηв) = 23,6×16,6 /(23,6×0,915 + 16,6×3×0,87) = 6,0 (Ом)

Так как Rи меньше Rи доп, не очень значительно от него отличаясь, результат расчета можно считать удовлетворительным.

Тем не менее, исходя из необходимости экономии металлопроката проверим вариант с n = 2 вертикальными электродами при а/l = 3. В этом случае ηв = 0,94, ηг = 0,96, L = 3l = 3×2,5 = 7,5 (м), а сопротивление горизонтальной соединительной полосы (5):

 

Rг = 0,366 lg = 20,8 (Ом)

 

Тогда общее сопротивление комбинированного заземлителя (6): Rи = RвRг/( Rвηг + Rгnηв) = 23,6×20,8/(23,6×0,96 + 20,8×2×0,94) = 7,9 (Ом)

Результат положительный. Он экономичнее предыдущего, но уступает варианту с тремя вертикальными заземлителями при а/l = 2 с точки зрения запаса безопасности.

 

Пример 3. Рассчитать защитное заземление оборудованиия для механического цеха, расположенного в здании с габаритами в плане 110´60 м (используется трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью источника напряжением 380/220 В). Грунт – песок. При измерении его удельного сопротивления получили значение rизм = 350 Ом×м (измерения проводились при повышенной влажности земли).

Решение.В этом случае, так как иное в задании не оговорено, необходимо обеспечить величину Rдоп £ 4 Ом (судя по габаритам цеха, потребляемая установленным в нем оборудованием мощность явно превышает 100 кВА, – в ином случае допускалось бы 10 Ом). Учитывая достаточно большое удельное сопротивление грунта при малой величине Rдоп, принимаем контурное исполнение заземления.Предварительные размеры контура 114´64 м – траншея роется вне здания на расстоянии 2 м от стен.

Для песка в качестве вертикального электрода используем круглые стальные прутки диаметром d = 16 мм = 0,016 м) длинойl = 6 м, верхний конец которых расположен на глубине h = 0,8 м от поверхности земли. Тогда t = h + (l/2)= 0,8 + (6/2) = 3,8 м. Коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей длиной 6 м при повышенной влажности земли находим из табл. П.4 (гор. Волгоград, III климатическая зона) линейной экстраполяцией по известным значениям для l = 3 м и l = 5 м: ψв = 1,3 + ((1,3 – 1,5)/(5 – 3))∙(6 – 5) = 1,2. Тогда расчетное удельное сопротивление земли (2): для вертикального электрода rв =rизмψв = 350×1,2 = 420 (Ом×м), для горизонтального электрода связи rг = rизмψг = 350×3,2 = 1120 (Ом×м). Коэффициент ψг взят из табл. П.4 для максимальной длины полосы – 50 м.

Сопротивление одиночного вертикального электрода (3):

 

Rв = 0,366 (lg + lg ) = 78,3 (Ом)

 

Определяем произведение коэффициента использования вертикальных электродов ηв на их количество n (4): ηвn = Rв/Rдоп= 78,3/4 = 19,6. Из табл. П.6 находим число вертикальных заземлителей n при рекомендуемом для контурного заземления отношении а/l = 3 с помощью линейной интерполяции по параметру ηвn: n = 20 + ((40 – 20)/(26,4 – 14,2))×(19,6 – 14,2) = 28,8. Принимаем n = 28 (четное число). При этом а = 3l = 3×6 = 18 (м), а длина контура заземления составит L = аn = 18×28 = 504 (м), что больше длины предварительно выбранного контура 114´64 м (114×2 + 64×2 = 356, м). Контур окажется на неприемлемо большом расстоянии от стен: (504 – 340)/(2∙4) = 20,5 (м). Здесь 340 = 2(110 + 60) – периметр цеха в метрах. Принимаем решение оставить первоначально принятый контур 114´64 длиной L = 356 м. При этом величина а/l = L/(nl) =356/(28∙6) = 2,12, а расстояние между соседними вертикальными заземлителями а = L/n = 356/20 = 12,7 (м) все-таки в несколько раз больше минимально допустимых 2,5 м (см. раздел 1).

Коэффициент использования ηв вертикальных электродов находим из табл. П.6 с помощью двойной интерполяции. Для n = 28 электродов при размещении их по контуру коэффициент использования равен:

при а/l = 2 ηв= 0,63 + ((0,58 – 0,63)/(40 – 20))×(28 – 20) = 0,61;

при а/l = 3 ηв= 0,71 + ((0,66 – 0,71)/(40 – 20))×(28 – 20) = 0,69.

Для а/l = 2,12: ηв= 0,61 + ((0,69 – 0,61)/(3 – 2))×(2,12 – 2) = 0,62.

В качестве горизонтального электрода связи используем круглый стальной пруток диаметром dг = 0,012 м.

Длина полосы равна периметру контура: L = 356 (м).

Тогда сопротивление горизонтальной полосы связи (5):

 

Rг = 0,366 lg = 8,20 (Ом)

 

Из табл. П.7 находим двойной интерполяцией коэффициент использования ηг горизонтальной полосы связи. При n = 28 электродах и размещении их по контуру коэффициент использования равен:

при а/l = 2 ηг= 0,32 + ((0,30 – 0,32)/(30 – 20))×(28 – 20) = 0,304;

при а/l = 3 ηг= 0,45 + ((0,41 – 0,45)/(30 – 20))×(28 – 20) = 0,418.

Для а/l = 2,12 ηг= 0,304+ ((0,418 – 0,304)/(3 – 2))×(2,12 – 2) = 0,318.

Результирующее сопротивление комбинированного искусственного заземлителя (6): Rи = RвRг/(Rвηг + Rгnηв) = 78,3×8,2/(78,3×0,318 + 8,2×28×0,62) = 3,84 (Ом).

Так как Rи меньше Rдоп, незначительно от него отличаясь, расчет можно считать завершенным.

На рис. 2 представлена схема расположения заземлителей. Вертикальные электроды расположены таким образом, чтобы расстояния между ними вдоль длинной и вдоль короткой стороны здания отличались в наименьшей степени.

Рис. 2. Размещение искусственного заземлителя на плане цеха 110´60 м:

1 – стена здания; 2 – вертикальные электроды; 3 – полоса связи

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков [и др.] / Под общ. ред. С. В. Белова. 6-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2006. – 616 с.

2. Безопасность жизнедеятельности в машиностроении: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. Г. Еремин, В. В. Сафронов, А. Г. Схиртладзе [и др.]. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 384 с.

3. Бринза, В. Н. Охрана труда в черной металлургии / В. Н. Бринза, М. М. Зинковский. – М.: Металлургия, 1982. – 366 с.

4. Кораблев, В. П. Электробезопасность на предприятиях химической промышленности / В. П. Кораблев. – М.: Химия, 1991. – 238 с.

5. Королькова, В. П. Электробезопасность на промышленных предприятиях / В. П. Королькова. – М.: Машиностроение, 1970. – 522 с.

6. Охрана труда в машиностроении: учебник для машиностроительных вузов / Е. Я. Юдин, С. В. Белов, С. К. Баланцев [и др.] / Под общ. ред. Е. Я. Юдина, С. В. Белова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 432 с.

7. Салов, А. И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта / А. И. Салов. – М.: Транспорт, 1985. – 351 с.

8. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. Главы 7.5, 7.6, 7.10. – 7-е изд. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 176 с.

9. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. доп. и испр. – М.: Изд-во ЗАО «Энергосервис», 2000. – 608 с.

10. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2008. – 253 с.

11. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник / С. В. Белов, А. Ф. Козьяков, О. Ф. Партолин [и др.] / Под ред. С. В. Белова. – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П.1

 

Сопротивление (Ом) растеканию зарядов металлических трубопроводов, уложенных на глубине 2 м (удельное сопротивление грунта r =100 Ом×м)

Длина подземного участка трубы, м При диаметре трубы, мм
1,9 1,7 1,5
1,7 1,5 1,3
1,5 1,3 1,2

 

Таблица П.2

 

Сопротивление (Ом) растеканию зарядов оболочек кабелей, уложенных на глубине 0,7 м (удельное сопротивление грунта r =100 Ом×м)

Длина подземного участка кабеля, м При сечении кабеля, мм2
16÷35 50÷90 120 и выше
1,5 1,1
1,8 1,4
1,4 1,1 0,8
1,2 0,9 0,7

 

Таблица П.3

 

Различных видов земель и воды

Виды земель и воды r, Ом×м
Торф 10÷30
Чернозём 10÷50
Известняк пористый 150÷200
Глины пластинчатые 3÷80
Глины полутвердые 40÷80
Сланцы графитовые 10÷100
Суглинок пластинчатый (влажный) 5÷40
Суглинок полутвердый (слабовлажный) 50÷150
Супесь водонасыщенная (текучая) 20÷60
Супесь влажная (пластинчатая) 100÷200
Супесь слабовлажная (твердая) 200÷400
Песок при глубине залегания вод менее 5 м 300÷700
Песок при глубине залегания вод менее 6 – 10 м 500÷1500
Известняк плотный 1000÷2000
Скальные породы 1000÷3000
Гравий, щебень 4000÷7000
Вода морская 0,2÷1
Вода речная 10÷100
Вода прудовая 40÷50
Вода грунтовая 20÷70

Таблица П.4

 

Коэффициенты сезонности ψ для однородной земли

Климатическая зона Влажность земли во время измерения ее сопротивления
повышенная нормальная малая
Вертикальный электрод длиной 3 м
I 1,9 1,7 1,5
II 1,7 1,5 1,3
III 1,5 1,3 1,2
IV 1,3 1,1 1,0
Вертикальный электрод длиной 5 м
I 1,5 1,4 1,3
II 1,4 1,3 1,2
III 1,3 1,2 1,1
IV 1,2 1,1 1,0
Горизонтальный электрод длиной 10 м на глубине 0,7÷0,8 м
I 9,3 5,5 4,1
II 5,9 3,5 2,6
III 4,2 2,5 2,0
IV 2,5 1,5 1,1
Горизонтальный электрод длиной 50 м на глубине 0,7÷0,8 м
I 7,2 4,5 3,6
II 4,8 3,0 2,4
III 3,2 2,0 1,6
IV 2,2 1,4 1,1

 

Таблица П.5

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Основным исходным параметром для расчета является наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, обозначенное как Rдоп (допустимое).

При наличии естественных заземлителей с сопротивлением Rе осуществляется перерасчет наибольшего допустимого сопротивления искусственного заземлителя Rи доп (предполагается, что взаимное экранирование между ними отсутствует):

 

Rи доп = RеRдоп /(RеRдоп) (1)

 

Сопротивление естественного заземлителя обычно определяется экспериментально. Также можно его рассчитать, зная удельное сопротивление грунта (см. ниже), а также длину проложенных в земле металлических трубопроводов или кабелей, – используя данные табл. П.1 и П.2.

При отсутствии естественных заземлителей Rи доп = Rдоп.

Важным параметром для расчета является удельное электрическое сопротивление земли (грунта) r в месте устройства заземления, ориентировочные пределы изменения которого для некоторых видов земли и воды приведены в табл. П.3. Для получения расчетного удельного сопротивления r измеренное значение rизм умножают на коэффициент сезонности ψ:

 

r= rизм×ψ (2)

 

Значения коэффициента ψ отдельно для вертикальных и горизонтальных электродов в зависимости от влажности земли в момент измерения и климатической зоны (Волгоград относится к III зоне) для однородной земли приведены в табл. П.4 (изложенная в настоящих указаниях методика расчета относится к случаю однородной земли: для многослойной земли расчет существенно усложняется, его можно найти в [11]).

Далее алгоритм расчета зависит от конструкции заземлителя.

При устройстве стационарного заземления (цехов предприятий, административных, общественных и жилых зданий) в подавляющем большинстве случаев используется комбинированный групповой заземлитель, т. е. система заглубленных в землю вертикальных электродов, соединенных горизонтальным электродом связи. В этом случае (1-й алгоритм) сначала по формуле (2) рассчитывается два разных значения удельного сопротивления грунта – для вертикальных заземлителей (rв) и для горизонтального электрода связи (rг). Затем определяют сопротивление для одиночного вертикального электрода:

 

Rв = (ln + ln ), (3)

 

где rв – расчетное удельное сопротивление грунта для вертикального электрода, Ом×м;

l – длина вертикального электрода, м;

d – диаметр трубчатого или стержневого электрода (для уголка с шириной полки c в формулу вместо d подставляют эквивалентный диаметрdэкв = 0,95c), м;

t = h + (l/2)расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода (h = 0,7÷0,8 м – глубина траншеи, в дно которой вбивают вертикальные электроды; равна глубине заложения полосы связи), м.

В качестве искусственных заземлителей обычно используют вертикальные и горизонтальные электроды. Вертикально забиваются в землю стальные уголки размером от 40´40 до 63´63 мм длиной 2,5÷3 м и прутки круглого сечения диаметром, в зависимости от материала, 12÷16 мм и длиной 4÷10 м (длинные стержни заглубляются вибраторами). Наименьшие сечения заземлителей должны соответствовать рекомендациям табл. П.5. Допуска



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.