Алгоритм расчета естественных заземлителей

Сопротивление естественных заземлителей R_е можно рассчитать с помощью зависимостей, используемых для расчета искусственных заземлителей, аналогичных естественным по форме и расположению в земле.

1. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства.

Необходимые расчёты выполняются по нижеприведённым формулам.

1.1. Сопротивление горизонтального трубопровода (R_е, Ом) определяется (при , ) по формуле:

(1)

где –расчётное сопротивление грунта для трубопровода, Ом·м;

l_т – длина трубопровода, м;

– диаметр трубопровода, м;

– расстояние от поверхности земли до оси трубопровода, м.

Расчёт выполняется аналогично п.2 Алгоритма расчета искусственного группового заземлителя в однородном грунте.

1.2. Сопротивление ( , Ом ) вертикального трубопровода (обсадные трубы скважин) определяется по формулам:

1.2.1. Трубопровод расположен у поверхности земли

(2)

1.2.2. Трубопровод расположен в земле

(3)

где –расчётное удельное сопротивление грунта, Ом-м;

l_т – длина трубопровода, м;

– расстояние от поверхности земли до середины трубопровода, м; – расстояние от поверхности земли до верхнего края трубопровода, м.

1.3. Сопротивление железобетонной плиты на поверхности земли ( ,Ом) определяется по формуле

(4)

где –расчётное сопротивление грунта для трубопровода, Ом·м;

D – диаметр круглой плиты, м; для прямоугольной со сторонами а и b диаметр , м.

1.4. Сопротивление железобетонной сваи или стойки ( ,Ом) определяется по формуле

(5)

где - расчётное удельное сопротивление грунта, Ом-м;

l – длина стойки в земле, м;

d –диаметр стойки или сваи, м.

При прямоугольном сечении стойки или сваи со сторонами а и b расчётный диаметр , м.

1.5. Сопротивление железобетонного фундамента промышленного здания ( , Ом) определяется по формуле

(6)

где – удельное эквивалентное сопротивление грунта, Ом-м;

– площадь, ограниченная периметром здания на уровне поверхности земли, м².

2.Сравнить сопротивление естественного заземлителя с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства по условию

(7)

где R_е –расчётное сопротивление естественного заземлителя, Ом;

– наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, установленное "Правилами устройства электроустановок", Ом (табл. 3 Алгоритма расчета искусственного группового заземлителя в однородном грунте).

Если сопротивление естественных заземлителей (R_е)превышает допустимое значение ( ), то требуется установка дополнительного искусственного заземлителя с сопротивлением ( ). Если считать, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и их общее сопротивление не должно превышать нормы ( ), сопротивление дополнительного искусственного заземлителя ( ) определяется по формуле:

(8)

Дальнейший порядок расчёта сооружаемого искусственного заземляющего устройства выполняется по методике расчёта искусственных групповых заземлителей в однородном грунте. В расчётные формулы вместо подставляется . При этом результирующее сопротивление заземляющего устройства, состоящего из естественных и искусственного заземлителя и равного должно быть меньше или равно . Значение соответствует результирующему сопротивлению дополнительного искусственного заземлителя и отвечающего условию ( - результирующее сопротивление искусственного заземлителя, Ом).

Порядок выполнения работы

1. Получить задание преподавателя и необходимые исходные данные для расчета. Недостающие исходные данные принять самостоятельно.

2. Познакомиться с основными понятиями, порядком расчета сопротивления естественных заземлителей.

3. Выполнить расчет сопротивления естественного заземлителя в однородном грунте.

4. Привести схему размещения заземлителей.

5. Оформить отчет.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Варианты заданий к практической работе №9

Задание 1.Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве зеземлителя используется горизонтальный трубопровод длиной 100м, диаметром 245мм, пролегающий на глубине 0,5м от поверхности земли. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.1). Сравнить сопротивление естественного заземлителя (R_е) с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства (R_н) по условию R_е≤R_н. Определить требуемое сопротивление дополнительного искусственного заземлителя (R_д.и.) в случае если сопротивление естественных заземлителей (R_е) превышает допустимое значение (R_н). Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задание 2.Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве заземлителя используется вертикальный трубопровод, расположенный в земле, длиной 30 м, диаметром 325 мм. Расстояние от поверхности земли до верхнего края трубопровода 0,4м. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.1). Определить требуемое сопротивление дополнительного искусственного заземлителя (R_д.и.) в случае если сопротивление естественных заземлителей (R_е) превышает допустимое значение (R_н). Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задание 3.Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве заземлителя используется железобетонная плита на поверхности земли размером 3,5х5м. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.1). Определить требуемое сопротивление дополнительного искусственного заземлителя (R_д.и.) в случае если сопротивление естественных заземлителей (R_е) превышает допустимое значение (R_н). Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задание 4. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве естественного заземлителя используется железобетонная свая. Глубина залегания в землю 1,5м. Свая прямоугольного сечения с размерами сторон 300х400мм. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.1). Определить требуемое сопротивление дополнительного искусственного заземлителя (R_д.и.) в случае если сопротивление естественных заземлителей (R_е) превышает допустимое значение (R_н). Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Таблица 1