Расчет заземляющих устройств

Расчет заземляющих устройств ведут в следующем порядке:

1. В зависимости то напряжения и типа электроустановки принимают нормативное значение сопротивления заземляющего устройства r₃.

2. Определяют сопротивление растеканию тока вертикального электрода по формуле

R_В = 0,366ρ_расч/l[lg(kl/d) + 0.5 lg ],

где ρ_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м; k - числовой коэффициент вертикального заземления: для круглых стержней и труб k =2, для уголков k =2,1; l - длина электрода, м; d - внешний диаметр трубы или диаметр стержня, а для уголка ширина полки, м; h_ср - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня, м.

Для приближенных расчетов R_в можно определить по формуле

R_в ρ/l.

Удельное сопротивление грунта определяют путем измерения или ориентировочно принимают по таблице 6.1. Значение удельного сопротивления, полученного при измерении ρ_изм, нужно умножить на коэффициент сезонности k _с, принимаемый в зависимости от климатической зоны (табл. 6.2, и коэффициент, учитывающий состояние грунта при измерении (табл. 6.3).

Коэффициент k ₁ (см. табл. 6.3) учитывают, если измерения выполнялись при значительной влажности грунта, коэффициент k ₂ - при средней влажности, коэффициент k ₃ - при сухом грунте.

Табл. 6.1. Удельные сопротивления грунтов

Грунт	Содержание влаги, %	Удельное сопротивление ρ грунта, Ом м
предельные значения	рекомендуемые для расчета
Песок	10…20 Сухой	200…1000
Супесок	10…20	150…400
Суглинок		200…300
Глина
Глина, смешанная с известняком и щебнем	-	50…200
Садовая земля	-
Торф	-
Чернозем	Сухой
Лесс	То же	200…400
Мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами	-	1000…2000

Табл. 6.2. Коэффициенты сезонности для электродов в зависимости от климатической зоны

Климатическая зона	Климатический признак зон	Коэффициент сезонности k с для электродов
средняя многолетняя температура, 0С	продолжительность замерзания вод, дней	вертикальных длиной 2,5…3 м	вертикальных длиной 5 м	горизонтальных длиной 10 м	горизонтальных длиной 50 м
низшая (январь)	высшая (июль)
Архангельская и Кировская области, Карельская АССР	От - 20 до -15	От 15 до 18	170…190	1,65	1,35	5,5	4,4
Ленинградская, Волгоградская, Московская области	От -15 до -10	От 18 до 22	~150	1,45	1,25	3,5	3,0
Смоленская и Курская области, Латвийская ССР	От -10 до 0	От 22 до 24		1,3	1,15	2,5	2,0
Ставропольский и Краснодарский края, Молдавская ССР	От 0 до 5	От 24 до 26		1,1	1,1	1,5	1,4

Табл. 6.3. Коэффициенты, учитывающие состояние грунта при измерении

Тип электрода	Коэффициенты к значениям удельного сопротивления земли, учитывающие ее состояние во время измерения
k 1	k 2	k 3
вертикальный: - длиной 3 м - длиной 5 м	1,15 1,1		0,92 0,95
Горизонтальный: - длиной 10 м - длиной 50 м	1,7 1,6		0,75 0,8

Расчетное сопротивление грунта

ρ_расч = k _с k ρ_изм

3. Определяют сопротивление горизонтального заземлителя (полосы связи) по формуле

R_г = 0,366 ρ_расчlg(k l²/dh)/l,

где l - длина горизонтального заземлителя, м; k - коэффициент формы горизонтального заземлителя: для круглого сечения k = 1, для прямоугольного k = 2; d - диаметр круглой стали или ширина полосы прямоугольного сечения, м; h - глубина заложения горизонтального заземлителя, м.

Приближенно R_г можно определять по формуле

R_г = 2ρ/l.

4. Определяют сопротивление искусственного заземления

r_иск = r₃r_ест/(r_ест - r₃),

где r_ест - сопротивление естественного заземлителя, Ом (если естественные заземлители не используют, то r_иск=r₃).

Для электроустановок напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали, если не используют естественные заземлители,

r_иск = r₃r_п.з/(r_п.з - r₃),

где r_п.з - эквивалентное (общее) сопротивление повторных заземлений.

При использовании естественных заземлителей

r_иск = r₃r_п.зr_ест/[r_п.зr_ест - η_з (r_п.з + r_ест)].

5. Определяют теоретическое число вертикальных заземлителей

n_т = R_в/r_иск

6. По кривым, изображенным на рисунке, в зависимости от числа вертикальных заземлителей и отношения a / l определяют коэффициенты экранирования вертикальных и горизонтальных заземлителей η_в и η_г (a = L/n - расстояние между стержнями, м; L - периметр заземляющего контура - длина полосы связи, м).