Приклад розрахунку захисного заземлення з картинками

В системі заземлення, захисні функції виконує заземлення PE, тому розрахунок повторного заземлення в точці поділу PEN утруднений через складність отримання параметрів повітряних ліній і повторних заземлювачів.

Без даних, які знаходяться у енергопостачальних служб, подібні розрахунки не матимуть обґрунтованої точності, шикуючись лише на здогадах. Тим більше, часто буває, що представники компанії, що забезпечує енергопостачання, запевняють в непотрібності повторного заземлення в місці поділу PEN дроти, іноді навіть перешкоджають цьому.

Тому стосовно приватного будинку, для розрахунку максимальної ефективності заземлення потрібно брати за основу систему TT, де заземлюючий контур не пов’язаний з мережевим нульовим проводом.

Система заземлення ТТ

Призначення розрахунку заземлення

Приступаючи до розрахунків, потрібно врахувати, що через неоднорідність грунту та інших неврахованих факторів, реальний опір заземлення може не збігтися з розрахунковим. Дані розбіжності трапляються навіть з лабораторіями, що мають спеціальне обладнання для аналізу грунтів.

Тому після проведення робіт завжди перевіряють опір заземлення, і якщо потрібно, додають електроди. Метою розрахунку опору контуру заземлення є електробезпека, умова якої полягає в зниженні напруги дотику до безпечного рівня при пробої ізоляції і контакті фазного проводу з корпусом заземлюється електроприладу.

Безпечним вважається максимально допустима напруга дотику Uп.д. = 40В. Першим етапом розрахунку буде визначення значення струму однофазного замикання на землю Iкзф.

Оскільки мова йде про заземлення для приватного будинку, яке ПУЕ не регламентується, то Iкзф потрібно прийняти таким, при якому вступний захисний автомат гарантовано відключиться за дуже швидкий час.

Позначення вертикального заземлювача

Максимально ефективні значення опору контуру заземлення

Буде великою помилкою вважати Iкзф рівним номінальному току автомата, при якому, згідно час-струмової характеристики, він ніколи не спрацює, тому що реальний поріг спрацьовування автомата починається, коли протікає струм в 1,13 рази більший, ніж номінальний, і при цьому можуть пройти десятки хвилин до відключення навантаження.

Час-струмовий характеристика спрацьовування автоматичного вимикача

Значення Iкзф вибирають з графіка час-струмової характеристики, щоб час було не більше кількох часткою секунд. Для автоматів типу С, спрацьовування автомата в межах секунди визначається умовою перевищення номінального струму раз в п’ять – десять, в залежності від температурних умов.

Тобто, якщо на вводі варто автомат 16А, то заземлення має забезпечувати струм замикання фази на землю Iкзф = 160А, щоб захист спрацювала практично моментально. Виходячи з даних умов визначається значення допустимого опору заземлення:

Rзд≤ U / Iкзф,

де U – напруга мережі. Rзд≤220 / 160 = 1,375 Ом. Щоб при цьому виконувалася вимога щодо забезпечення напруги дотику, то Rзд≤ Uп.д. / Iкзф¬. Тобто Rзд≤40 / 160 = 0,25 Ом.

Допустимі значення опору заземлення, згідно з нормативами

Вищенаведене розрахункове значення опору розраховане, виходячи з максимальних параметрів, і як буде розраховане нижче, досягнення даного параметра контуру заземлення буде дуже важким і витратною справою, особливо, якщо питомий опір ґрунту несприятливий.

Ще більш важкодосяжним буде даний параметр, якщо номінал автомата буде великим. Тому, в системі TT, згідно ГОСТ30339-95 / ГОСТ Р50669-94 обов’язковим є використання ПЗВ зі струмом витоку IΔn≤30мА, при якому Rзд≤ 47 Ом. При IΔn = 100мА Rзд≤14 Ом, а при IΔn = 300мА Rзд≤4 Ом.

Дана вимога ГОСТ стосується мобільних будівель, де енергоживлення може бути здійснено тільки за системою TT, воно є набагато більш вимогливим, ніж норматив ПУЕ 1.7.59, де Rзд * IΔn<50В, при якому Rзд виходить 1666 Ом.

Пристрій трикутного заземлювача

У побуті опір заземлення, рівний 4 Ом вважається хорошим, з огляду на те, що воно гарантовано забезпечить спрацьовування досить потужних автоматів захисту в перебігу декількох десятків секунд, що задовольняє вимогам протипожежної безпеки.

Середнє питомий опір деяких грунтів

Питомий опір грунтів

Розрахунок захисного заземлення полягає у визначенні матеріалу і параметрів заземлювачів, їх кількості, взаємного розташування і способу укладання, при якому опір заземлюючого контуру не повинно перевищувати нормований опір Rзд. Матеріалом служить металопрокат з оцинкованої або обміднений стали або чистої міді.

Для круглого профілю одиночного заземлювача його опір розраховують за формулою:

Де – ρ – питомий опір ґрунту Ом * м; L – довжина, d – діаметр заземлювача, м; T – заглиблення заземлювача, рівну відстані від його середини до поверхні грунту, м; ln – логарифм, дана функція присутня в інженерному калькуляторі Windows.

Питомий опір грунтів вимірюють за допомогою лабораторного обладнання на місці, або вибирають виходячи з таблиці, множачи на розрахунковий коефіцієнт 1,75.

Вплив сезонних коливань клімату

На практиці також доводиться враховувати неоднорідність грунту, розкид його характеристик щодо сезонних змін клімату та вологості.

Таблиця – кліматичні зони промерзання грунту

Питомий опір вибирають, враховуючи поправочний сезонний коефіцієнт ψ, який вибирають, виходячи з таблиці, рівним Kl для вертикального заземлювача, або ψ = Kг для горизонтального.

При цьому еквівалентну, реальне значення питомої опору ρекв для вертикальних електродів обчислюють, використовуючи коефіцієнт Kl ρекв = ρ * Kl, а для горизонтальних заземлювачів Kгρекв = ρ * Kг, які прокладають на глибині 0,5 – 0,8 м.

двошаровий грунт

Вертикальні заземлювачі також прийнято забивати в дно траншеї, щоб їх верхівки були нижче точки промерзання грунту. При цьому, у міру поглиблення електрода, шар грунту змінюється, тому ρекв обчислюють як середнє значення питомої опору для двох шарів грунту, виходячи з глибини заглиблення заземлювачів:

Де ρ1, ρ2 – питомий опір нижнього і верхнього шару відповідно; t – глибина траншеї; H – висота верхнього шару грунту, сезонний коефіцієнт ψ (з таблиці).

Для розрахунку опору заземлення глибинного заземлювача користуються спрощеною формулою:

Опір розтікання для горизонтального заземлювача (лінії, що з’єднує вертикальні електроди):

Де Lг – довжина смуги, b – ширина, ηг – коефіцієнт взаємного екранування горизонтальних заземлювачів. Як правило, заземлення роблять по контуру навколо будинку, тому опір горизонтального заземлювача Rг буде визначено, і загальний опір вертикальних електродів дорівнюватиме:

Кількість вертикальних заземлювачів:

Де ηг коефіцієнт екранування (використання) для вертикальних електродів.

Ефект екранування вертикальних заземлювачів

У таблиці наведено залежності коефіцієнтів використання заземлювачів щодо відстані між ними, розташованими в ряд або по контуру.

Коефіцієнт використання заземлювачів

приклад розрахунку

Припустимо, потрібно Rзд = 4 Ом в будинку, розташованому в теплій четвертої кліматичній зоні. Грунт – зверху чорнозем H = 0,9 м, знизу глина. Довжина траншеї навколо будинку (квадрат) Lг = 40м, глибина t = 0,5 м. Використовується смуга 4 * 40мм, круглий стрижень L = 2м, d = 0,02 м. Потрібно розрахувати кількість вертикальних електродів заземлення і відстань між ними.

Обчислюємо опір горизонтальної смуги, яка залягає в чёрноземе:

Дане значення занадто велике і не задовольняє необхідне значення Rзд = 4 Ом, тому потрібно продовжити обчислення і розрахувати загальний опір вертикальних заземлювачів:

Далі розраховуємо еквівалентний питомий опір грунтів. Потрібно пам’ятати про поправочний розрахунковому коефіцієнті 1,75 – для наочності обчислення з ним укладені в додаткові дужки:

Середина заглубленного електрода:

Розраховуємо одиночний вертикальний заземлювач:

Знаходимо кількість вертикальних заземлювачів:

Дане значення округляємо до дванадцяти електродів, і рівномірно їх розподіляємо по контуру на відстані 40/12 = 3,33 м один від одного.

В даному прикладі показаний розрахунок опору заземлення, що встановлюється в сприятливих грунтах. Для інших типів грунтів процес обчислень не відрізняється, але втілення розрахованого контуру стає дорожче в рази.

Ссылка на основную публикацию