Расчет заземления сопротивления: Расчет заземления. Пример расчета защитного заземления

Содержание

Расчет сопротивления заземления вертикальной антенны + обновление калькулятора

06:55 pm —

Расчет сопротивления заземления вертикальной антенны + обновление калькулятора

Наконец-то собрался с духом и осилил расчет заземления вертикальной антенны по методике, изложенной в [1].

В отличие от эмпирической формулы Шулейкина (Rз = A⋅λ/λ0), здесь используется более серьезный подход к делу — учет распределения плотности ВЧ токов, растекающихся от заземлителя. Привожу выдержки из книги, чтобы не разводить лишнее бла-бла. Формулы позволяют рассчитать два типа заземления: с вертикальным стержнем и системой радиальных проводников.

Насколько точны расчеты по этим формулам? К сожалению в книге не приводятся границы применимости, а получить первоистоники формул нереально (книги и периодические издания 20—40х годов XX века). При анализе формул и результатов расчетов отмечено следующее:

  • В расчетах не учитывается диэлектрическая проницаемость грунта и токи смещения.
  • Принято, что глубина растекания тока не зависит от глубины погружения заземляющей системы.
  • Не учитывается зависимость комплексной проводимости грунта от частоты.

В результате для антенн со штыревым заземлением наблюдается рост сопротивления заземления с увеличением частоты, что в корне противоречит расчетам по формуле Шулейкина и реальным измерениям [2].

Однако, если ограничить глубину растекания тока фиксированной величиной, то всё приходит в норму. Поэтому формулы были колхозно доработаны напильником. Глубина растекания тока берется как минимальное значение из глубины погружения заземляющей системы и толщины скин-слоя. Токи смещения и проводимости учитываются «оптом» — в качестве проводимости почвы берется модуль комплексной проводимости на данной частоте. Это хорошо отражает тот факт, что с ростом частоты до определенного предела проводимость почв растет. Надеюсь, когда-нибудь найдется время на более научно-обоснованную модель.

Расчет антенны, описанной в [3] (с учетом отсутствия емкостной нагрузки) дал достаточно хорошее совпадение параметров — расхождение КУ при получилось в пределах нескольких дБ.

Напоследок о границах применимости формулы Шулейкина для заземления. По-видимому, её можно использовать либо для весьма коротких по сравнению с длиной волны антенн, либо для радиоцентров с серьезной системой заземления. Для простейшего заземления в виде одиночного штыря она даже с самым «плохим» коэффициентом качества дает слишком заниженное сопротивление.

P.S. Обновлены калькуляторы вертикальной заземленной антенны и входной цепи детекторного приемника с электрической антенной.

Источники

  1. Надененко С. И. Антенны. — М.: Гос. изд-во лит-ры по вопросам связи и радио, 1959 г., 552 с.
  2. Поляков В.Т. Измерить параметры антенны? Совсем не сложно! — «Радио» №2, 2004 г.
  3. Поляков В.Т. «Парасол» — зонтичная антенна на 160 метров. — «Радио» №2, 2004 г.

Методика расчёта сопротивления заземления при неизвестном удельном сопротивлении грунта

Из-за весьма низкой эффективности стандартных вертикальных заземлителей (электроды из проката черного металла, погружаемые на ограниченную глубину в поверхностные слои грунта) глубиной 2,5 – 5 м  процесс создания заземляющих устройств (ЗУ) с нормированными свойствами является чрезвычайно трудоемким, затратным и не всегда выполнимым.  

Получить заданное сопротивление ЗУ с минимальными затратами можно путём применения вертикальных составных глубинных заземлителей «ИГУР», способных достигать более плотных и, как правило, водо-насыщенных нижележащих слоёв  грунтов со стабильно низким удельным сопротивлением. Например, для сравнения,  эквивалентное удельное сопротивление земли на отметке 2,5 м составляет 446 Ом м, а  на глубине 15-20 м — 52 Ом м.          

В условиях, когда  известно лишь сопротивление существующего естественного (например, фундаментного) ЗУ и отсутствует достоверная информация об удельном сопротивлении грунтов на площадке производства работ, затруднен расчёт ресурсов, необходимых для создания ЗУ.

Пояснение к методике расчёта

Предприятием «ИГУР» предложена методика, позволяющая рассчитать число элементов заземления, не прибегая к каким-либо затратам, связанным с определением удельного сопротивления грунта в месте проведения работ косвенными методами.  Следует отметить, что современные методы косвенной оценки удельного сопротивления глубинных слоёв грунтов по их характеристикам, замеренным на поверхности земли (в том числе и метод вертикального электрического зондирования ВЭЗ) не отличаются высокой достоверностью. Практика показывает, что удельное сопротивление грунта, определённое по методике ВЭЗ может более чем вдвое отличаться от его реального значения. Затраты же на его проведение  сопоставимы с затратами на монтаж самих ЗУ.

Для реализации метода «ИГУР» используется прямое зондирование  с применением вертикальных составных глубинных электродов заземления «ИГУР», т.е. именно тех заземлителей, с помощью которых и будут производиться дальнейшие работы по достижению заданного сопротивления заземления.

Сущность метода состоит в том, что на площадке строительства ЗУ погружают первый (пробный) вертикальный глубинный электрод. По мере погружения электрода замеряют его сопротивление.

Окончательное значение сопротивления электрода заземления принимают  на глубине погружения, при которой существенно замедляется падение сопротивления. Оптимальной считают глубину погружения 20 м и ниже (до 30 м). В последующем пробный электрод включают в работу заземляющего устройства, объединив его с другими электродами в единый контур.

Таким образом, измеренная величина сопротивления пробного вертикального электрода заземления при известной глубине погружения, дает представление об эквивалентном удельном сопротивлении грунта в месте производства работ, причем о его истинном значении в точке проведения работ.   Затем, принимая во внимание значения  требуемого (нормированного)  сопротивления ЗУ, а также измеренных значений  естественного заземляющего устройства (если оно существует на площадке) и пробного вертикального электрода,  расчётным путём вычисляют необходимое дополнительное количество вертикальных глубинных электродов N, достаточное для достижения заданных параметров. Для предварительных расчётов вкладом горизонтального электрода заземления обычно пренебрегают.    

Расчёт доступен в форме калькулятора по ссылке: КАЛЬКУЛЯТОР

Описание методики расчёт

  • Определить требуемое (заданное) значение сопротивления заземляющего устройства «R». Замерить сопротивление естественного (если оно существует) заземляющего устройства «R1». В случае отсутствия естественного заземлителя в расчёт следует ввести сколь угодно большое значение, например, 1000 Ом.
  • Забить первый (пробный) вертикальный электрод заземления глубиной 20 м (комплект из 13 стержней «ИГУР» длиной 1,5 м, соединенных между собой посредством муфт), отступив по возможности на расчётное расстояние L от существующего заземлителя и замерить его сопротивление «R2». 
  • Рассчитать полученное результирующее сопротивление заземляющего устройства «Rр» с учётом забитого пробного вертикального электрода и существующего заземлителя.
  • Сравнить расчётное значение «Rр» с требуемым нормированным значением сопротивления «R»: если «Rр» ≤ «R» — закончить расчёт,  если «Rр» > «R» — продолжить расчёт.  
  • Проверить результаты расчёта замером сопротивления, объединив вместе существующий  заземлитель и пробный вертикальный электрод.
  • Рассчитать необходимое сопротивление «R3» дополнительного заземлителя (помимо первого пробного электрода), достаточное для приведения заземляющего устройства к норме.
  • Рассчитать необходимое  количество вертикальных глубинных электродов заземления «N», дополнительно (помимо первого пробного электрода) необходимых для приведения заземляющего устройства к норме. При получении значения «N» в виде дробного числа необходимо забить количество электродов, соответствующее целой его части и начать забивать следующий вертикальный электрод до достижения требуемого значения сопротивления ЗУ. Например, расчётное количество дополнительных глубинных электродов составляет N = 2,4. Требуется дополнительно забить 2 электрода и начать забивать третий.
  • Проверить результаты расчёта замером сопротивления, объединив вместе все элементы заземляющего устройства. В случае необходимости продолжить погружение дополнительных стержней до доведения сопротивления ЗУ до заданных параметров.  Например, при значениях R=2 Ом, R1=20 Ом, R2=6 Ом, К=1,2 по расчёту дополнительно требуется 3 вертикальных глубинных электрода. При необходимости достижения R=1 Ом и тех же значениях остальных параметров потребуется 7 электродов.  

Особое внимание следует обратить на правильность проведения измерения сопротивления столь протяженных контуров заземления. Измерительные электроды необходимо устанавливать вне заземляющего устройства на территории, свободной от линий электропередач и подземных коммуникаций (трубопроводы, кабели с металлической оболочкой и броней и прочие металлоконструкции, имеющие связь с испытуемым заземлителем), т.

к. их влияние приводит к искажению результатов измерения.

Основная погрешность измерения обусловлена взаимным влиянием измерительных электродов и заземлителя (о взаимном влиянии единичных заземлителей упоминалось выше). В зависимости от конфигурации и размеров ЗУ, близкое к действительному значение сопротивления может быть получено при определённом соотношении расстояний от испытуемого заземлителя до измерительных электродов. Измерительные электроды рекомендуется размещать на одной линии: токовый электрод R

т на расстоянии ≥ 5D от края заземляющего устройства, а потенциальный Rп — в первом приближении — на половине этого расстояния. При этом D является большей диагональю нового, окончательно построенного контура. 

его необходимость и выполнение расчета

Рассчитать заземление – конечно, важная задача. Но давайте поставим вопрос по-другому: а нужно ли оно вообще? Зачем горбатиться и искать себе лишних приключений, если и без этой канители в доме есть электричество, если работают все электроприборы и жизнь идет своим чередом?

Что вы узнаете

Заземление частного дома: не лишняя ли это забота?

Таким вопросом задаются многие начинающие домохозяева. Наш ответ наверняка вас не удивит: заземление – забота далеко не лишняя. Более того, заземление это необходимость! Попытаемся эту необходимость обосновать, не отсылая вас к нормативным документам и не жонглируя специфическими терминами.

Прежде всего, вероятно, необходимо понятным языком сказать, что же такое заземление.

Итак, заземление – это соединение с помощью проводника корпусов имеющегося в доме электрооборудования со спрятанным в земле заземляющим контуром.

Такова стандартная структура устанавливаемого в доме заземления

Читайте также Как выявить имитацию заземления: 3 главных признака

Заземление чаще всего материализовано в виде медного провода Ø10 мм и более или пластины из стали. Эти элементы соединяются с электрощитком, куда подходят кабели от всех розеток, светильников и других потребителей электрической энергии.

Основная задача заземления – обезопасить жизнь людей.

Многие из нас знакомы с ситуацией, когда простое касание, например, старого холодильника или электроплитки сопровождается весьма ощутимым ударом тока.

Случается это лишь в старых домах, где имеются всего лишь две фазы, а прокладываемый сейчас повсюду защитный провод отсутствует. Током же бьет из-за плохого состояния изоляции электроприборов, что обусловливает появление на их корпусе определенного электрического потенциала (напряжения).

Касаясь рукой такого бытового прибора, вы превращаетесь в своеобразное «заземление», и через ваше тело пробегает ток. При наличии в домашней электропроводке третьего защитного провода ток, обусловленный плохой изоляцией старого холодильника, пойдет именно через этот проводник, поскольку сопротивление провода несравнимо меньше электрического сопротивления вашего тела.

Заземление в частном доме необходимо и для того, чтобы защитить электроприборы. Из школьных учебников мы знаем, что зачастую люди являются носителями статического электричества. Ток при возникающих при этом разрядах бывает минимальным, а напряжение может достигать значительных величин, опасных для нежной электроники, которая в большинстве случаев присутствует в электроприборах.

Одно из проявлений наличия статического заряда в теле человека

При наличии заземления статический заряд, имеющийся как в теле человека, так и в корпусе домашних приборов, без труда отводится в землю.

Читайте также Сила земли: как правильно устроить заземление в частном доме

Так что заземление – забота вовсе не лишняя. Обустраивать его надо обязательно. Однако максимальная эффективность заземления может быть обеспечена лишь тогда, когда оно правильно рассчитано. Именно об этом мы и поведем в продолжении нашей статьи.

Зачем же нужен расчет заземления?

Необходимость для расчета заземления обусловлена тем, что точно должно быть определено сопротивление контура заземления, который сооружается, а также его размеры и форма. Контур, предназначенный для заземления, должен состоять из заземляющего проводника, а также вертикальных и горизонтальных заземлителей. Непосредственно в почву, на достаточно большую глубину, вбиваются вертикальные заземлители.

А вот горизонтальные заземлители, при правильном монтаже, должны соединять между собой, заземлители вертикальные. Далее необходимо установить заземляющий проводник, который будет соединять контур заземления с электрощитом.

Непосредственно от сопротивления заземления зависят не только количество заземлителей, но и их размеры. Учтено должно быть и расстояние между ними, а также удельное сопротивление грунта.

Читайте также Заземление: используемые кабели и особенности монтажа

Как выполняется расчет заземления

Безопасная величина напряжения соприкосновения – основная цель заземления. При правильно выполненных работах по заземлению, опасный потенциал электроэнергии уходит в землю. Что даёт возможность безопасной эксплуатации каких-либо электроприборов человеком.

От сопротивления заземляющего контура зависит величина стекания тока непосредственно в землю. Величина потенциала электроэнергии, которая может быть опасна для человека, будет тем меньше, чем меньше будет установлено.

Распределение опасного потенциала, а также величины при сопротивлении тока, который растекается, — это основные требования для заземляющих устройств.

Показатель определения сопротивления растекания тока заземлителя и есть основа расчета защитного заземления. Непосредственно сопротивление тогда установлено правильно, а значит и эксплуатация электрооборудования безопасна, когда выверены все размеры и количество проводников, которые заземлены, а их расположение произошло на безопасную глубину проводимости грунта.

То, что нужно для расчета заземления

  1. Проведение точных замеров заземлителей – это основные условия для правильного сооружения заземляющих устройств.
  2. В качестве заземлителя могут быть использованы уголок, полоса и круглая сталь. Их минимальные размеры следующие:
  • — уголок – 4 мм2 / 4 м2;
  • — сталь круглая – 10;
  • — полоса – 4 /12. Не больше 48 мм2 должна быть её площадь;
  • — труба стальная. Толщина одной её стенки может быть на уровне или меньше 3,5 миллиметров.
  1. 2. Длина стержня, который применяется для заземления, должна быть на уровне 2 метров, но можно и 1,5.
  2. 3. Соотношение длины между стержнями и является основой для определения их расстояния. Если а – это расстояние, то

а = 1хL;

а = 2хL;

а = 3хL.

Заземляющие стрежни могут быть размещены в виде треугольника, квадрата и какой-нибудь ещё геометрической фигуры, а также просто в ряд. Её выбор должен быть обусловлен наличием площади, которая позволяет его выполнить, а также простотой монтажа при заземлении стержней.

Читайте также Как проверить заземление в розетке

Какую цель имеет расчет защитного заземления?

Определение количества заземляющих стержней, а также длины полосы, которая должна их соединять, – основная цель для расчета заземления.

Примерный расчет заземления

Для одного вертикального стержня – заземлителя сопротивление растекания тока должно рассчитываться так:

R = P / 2 • (1n• (2 L / d) + 0, 5 1n (4T + L / 4T – L)).

В этой формуле символы имеют следующие обозначения:

Р – удельное сопротивление грунта в эквиваленте, измеряется в Ом / м;

L – длина для стержня, указывается в метрах;

d – диаметр стержня, показатель измеряется в миллиметрах;

Т – расстояние от середины стержня до поверхности земли.

Эта формула должна применяться при заземлении в простой грунт. Когда же подобные работы предстоит выполнять в грунте неоднородном, двухслойном, то применима следующая формула:

P = Ψ • ρ1 •p2 • L / ( p1 • (L – H + t) = p2 • (H – t)), где

Ψ – климатический коэффициент. Его показатель не может быть абсолютным и зависит он от сезона.

ρ1 – сопротивление, признанное удельным, в верхнем слое грунта.

ρ2 – сопротивление, признанное удельным, в нижнем слое грунта.

Н – толщина, которую имеет верхний слой грунта.

t – глубина траншеи, на которую будет расположен вертикальный заземлитель.

В любом случае заземлитель должен быть расположен на глубину не меньше 70 сантиметров. А ещё при расчёте удельного сопротивления грунта необходимо учитывать его влажность, стабильность сопротивления заземлителя и то, в каких климатических условиях проходит заземление.

Читайте также Как сделать заземление своими руками

ТАБЛИЦА 1

Удельное сопротивление грунта при заземлении.

                       ГРУНТ                      СОПРОТИВЛЕНИЕ
Чернозем, другая почва                                  50
Торф                                  20
Глина                                  60
Песок с грунтовыми водами до 5 метров                                  500
Песок с грунтовыми водами глубже 5 метров                                  1 000
Супесь                                  150

Глубину для горизонтального заземлителя находят по формуле:

T = (L / 2) + t

Что обозначают символы, смотри выше.

Необходимо проводить заземление так, чтобы через верхний слой полностью проходил заземляющий стержень, а через нижний – лишь частично.

ТАБЛИЦА 2

Сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта и его значение

Тип электродов для заземления                 Климатическая зона
     I        II      III    IV
Вертикальный или стержневой 1,8 / 2 1,5 / 1,8 1,4 / 1,6 1,2 / 1,4
Горизонтальный или полосовой 4,5 / 7 3,5 / 4,5 2 / 2,5 1,5
         Климатические признаки зон
Самая низкая температуры за многие годы в январе — 20°С + 15°С — 14 °С + 10 °С — 10 °С 0 °С 0 °С + 5°С
Самая высокая температура за многие годы в июле + 16 °С + 18 °С + 18 °С + 22 °С + 22°С + 24 °С + 24°С + 26 °С

Количество стержней, которое необходимо для заземления без учёта сопротивления, можно узнать по следующей формуле:

n = R • Ψ / R н

В этой формуле помимо традиционных обозначений, новый символ R н – это то сопротивление растеканию от тока устройства, подлежащего заземлению, которое обусловлено нормой и определяется относительно нормативных актов о правильной эксплуатации всего электрического оборудования.

ТАБЛИЦА 3

Значение сопротивления заземляющих устройств, которое наиболее допустимо

Электроустановка и её характеристика  Сопротивление грунта, удельное  Сопротивление устройства заземляющего 
Нейтрали трансформаторов и генераторов, которые присоединяются к заземлителю искусственному. Заземлители повторные с нулевым приводом, расположенные в сетях нейтралью, которая заземлена на напряжение.
                     220 / 127 В До 100 Ом • м 60
Свыше 100 Ом • м 0,6 • ρ
                       380 / 220 До 100 Ом • м 30
Свыше 100 Ом • м 0,3 • ρ
                       660 / 380 До 100 Ом • м 30
Свыше 100 Ом • м 0,3 • ρ

По следующей формуле можно рассчитать для заземлителя горизонтального сопротивление растекания тока:

R = 0, 366 (P • Ψ / Lг • ηг) •Lg (2 • Lг2 / b • t), где

– длина заземлителя,

b – ширина заземлителя.

ηг – коэффициент спроса заземлителей горизонтальных.

Количество заземлителей помогает найти длину горизонтального заземлителя:

Lг = a • (n – 1)

Так рассчитывается длина заземлителей, расположенных в ряд.

Lг = а

Эта формула актуальна для заземлителей, расположение которых выполнено по контуру.

В обеих формулах а – расстояние между стержнями заземляющими.

Учитывая сопротивление растеканию тока заземлителей, расположенных горизонтально, можно рассчитать и сопротивление вертикального заземлителя. Формула здесь следующая:

R = Rr • Rh / ( Rr – Rh)

Для определения полного количества вертикальных заземлителей есть формула:

n = R0 / Rb • ηв, где

ηв – специальный коэффициент спроса вертикальных заземлителей.

ТАБЛИЦА 4

Определение коэффициента спроса вертикальных заземлителей

Для заземлителей горизонтальных Для заземлителей вертикальных
Число электродов  По контуру Число электродов  По контуру
Соотношение между электродами и их длиной a / L Соотношение между электродами и их длиной a / L
   1      2      3      1      2    3
       4 0,45 0,55 0,65      4 0,69 0,78 0,85
       5 0,4 0,48 0,64      6 0,62 0,73 0. 8
       8 0,36 0,43 0,6        10 0,55 0,69 0,76
       10 0,34 0,4 0,56        20 0,47 0,64 0,71
       20 0,27 0,32 0,45        40 0,41 0,58 0,67
       30 0,24 0,3 0,41        60 0,39 0,55 0,65
       50 0,21 0,28 0,37        100 0,36 0,52 0,62
       70 0,2 0,26 0,35
     100 0,19 0,24 0,33
Число электродов                    В ряд Число электродов                В ряд
                   a / L                a / L
   1      2      3      1      2    3
   4 0,77 0,89 0,92      2      0,86 0,91 0,94
   5 0,74 0,86 0,9      3    0,78 0,87 0,91
     8 0,67 0,79 0,85        5    0,7    0,81 0,87
     10 0,62 0,75 0,82        10    0,59    0,75 0,81
     20 0,42 0,56 0,68        15    0,54    0,71 0,78
     30 0,31 0,46 0,58        20    0,49    0,68 0,77
     50 0,21 0,36 0,49
     65 0,2 0,34 0,47

Читайте также Системы заземления: их отличия, преимущества и недостатки

Влияние друг на друга токов растекания одиночных заземлителей, когда последние расположены в различном порядке, как раз и показывает коэффициент использования. При соединении, которое происходит параллельно, токи растекания одиночных заземлителей взаимно влияют друг на друга. Сопротивление заземляющего контура напрямую зависит от близости расположения друг к другу заземляющих стержней. Как правило, полученное значение количества заземлителей округляется в большую сторону.

Расчет заземления -Статьи

Расчет заземления (расчет сопротивления заземления) для одиночного глубинного заземлителя на основе модульного заземления производится как расчет обычного вертикального заземлителя из металлического стержня диаметром 14,2 мм.

Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя:

Для готовых комплектов модульного заземления ZANDZ формула расчета сопротивления упрощается до вида:

 — для комплекта ZZ-000-015
 — для комплекта ZZ-000-030

Для расчета взяты следующие величины:
L = 15 (30) метров
d = 0,014 метра = 14 мм
T = 8 (15,5) метров: с учетом заглубления электрода на глубине 0,5 метра

Расчет заземления: практические данные

Стоит обратить внимание на тот факт, что получаемые практически результаты ВСЕГДА отличаются от теоретических расчетов заземления.

В случае глубинного / модульного заземления — разница связана с тем, что в формуле расчета чаще всего используется НЕИЗМЕННОЕ ОЦЕНОЧНОЕ удельное сопротивление грунта НА ВСЕЙ глубине электрода. Хотя в реальности, такого никогда не наблюдается.

Даже если характер грунта не меняется — его удельное сопротивление уменьшается с глубиной: грунт становится более плотным, более влажным; на глубине от 5 метров часто находятся водоносные слои.

Фактически, получаемое сопротивление заземления будет ниже расчетного в разы (в 90% случаев получается сопротивление заземления в 2-3 раза меньше).

Расчет заземления в виде нескольких электродов

Расчет заземления (расчет сопротивления заземления) для нескольких электродов модульного заземления производится как расчет параллельно-соединенных одиночных заземлителей.

Формула расчета с учетом взаимного влияния электродов — коэффициента использования:

Вклад соединительного заземляющего проводника здесь не учитывается.

 

Расчет необходимого количества заземляющих электродов

Проведя обратное вычисление получим формулу расчета количества электродов для необходимой величины итогового сопротивления сопротивления (R):

Вклад соединительного заземляющего проводника здесь не учитывается.

Расстояние между заземляющими электродами

При многоэлектродной конфигурации заземлителя на итоговое сопротивление заземления начинает оказывать свое влияние еще один фактор — расстояние между заземляющими электродами. В формулах расчета заземления этот фактор описывается величиной «коэффициент использования».

Для модульного и электролитического заземления этим коэффициентом можно пренебречь (т.е. его величина равна 1) при соблюдении определенного расстояния между заземляющими электродами:

  • не менее глубины погружения электродов — для модульного
  • не менее 7 метров — для электролитического

 

Соединение электродов в заземлитель

Для соединения заземляющих электродов между собой и с объектом в качестве заземляющего проводника используется медная катанка или стальная полоса.

Сечение проводника часто выбирается — 50 мм² для меди и 150 мм² для стали. Распространено использование обычной стальной полосы 5*30 мм.

Для частного дома без молниеприемников достаточно медного провода сечением16-25 мм².

Пример расчета заземления.

Пример расчета заземления.

Пример расчета заземлителей.

ПРИВЕДЕНЫ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ.
СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕИ
СОПРОТИВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
(755кб)
Посмотреть другие примеры расчетов.

Для выполнения расчета заземления и определения сезонных климатических коэффициентов для вертикальных и горизонтальных заземлителей в СНиП 23.01.99 Климатические условия Рисунок 1 таблица А1 можно найти информацию.
Самарская область относится к 2-ой климатической зоне.
Климатический коэффициент для вертиакльного заземлителя равен 1,7
Климатический коэффициент для горизонтального заземлителя равен 4
Климатический коэффициент учитывает увеличение сопротивления грунта в холодный период при промерзании почвы.

Пример расчета заземления в автокаде содержит :
1. Расчет заземления для КТП
2. Расчет заземления для опоры ВЛИ-0,4 кВ.
3. Расчет заземления для опоры ВЛ-6кВ.
4. Расчет заземления с выемкой грунта.
5. Расчет заземления используя глубинные электроды.
6. Расчет заземления используя электролиты.
7. Расчет заземления в двухслойном грунте.


(994 кб)

Очень удобная таблица с нормативными сопротивлениями различных заземляющих устройств содержится в ПТЭЭП Таблица 36. Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок(ПТЭЭП).

Сопротивление заземляющего устройства тп 10/0,4 кв в соответствии с ПУЭ.


п.1.7.96 в зависимости от тока замыкания на землю но не более 10 Ом.
п. 1.7.101 норма 4 ома, при удельном сопротивлении грунта более 100 Омхм
можно увеличить в 0,01*р раз т. е. если песок 300 Ом х м = 0,01*300=3, 3х4 = 12 Ом.
п. 2.5.129 Сопротивление воздушной линии 6-10 кВ в населенной местности не более 15 Ом.
В ненаселенной местности если сопротивление грунта более 100 Ом, нормируемое сопротивление заз. устройства 0,3*р*0,3х300=90 Ом.
Методика расчета заземляющего устройства
см. стр. 142 Типовые расчеты по электроборудованию Дяков В.И.

4. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ. Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

Похожие главы из других работ:

Значение Зуевской гидроэлектростанции

2.17 Расчет заземления

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжение из-за повреждения изоляции, должны надежно соединятся с землей…

Оборудование теплопункта

4.2 Расчет защитного заземления

1. Определим удельное сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности по таблице, для вертикальных заземлителей Rрасч. в=RсRтабл.==1,45х40 ==58 Омхм, для горизонтального заземлителя Rрасч.г = R табл 3.5х40 =140 Омхм. 2…

Проектирование трансформаторной подстанции аэропорта

12. Расчет заземления

Заземлением называют преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки или другой установки с заземляющим устройством. Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников…

Проектирование электроснабжения прессово-штамповочного цеха

3. Расчет заземления

Современные электроустановки

Расчет заземления

Прикосновение человека к частям электроустановки находящимся под напряжением вызываем электрический удар, нарушение сердечной деятельности, приводящее к смертельному исходу, ожоги наружных и внутренних органов…

Электрооборудование и электроснабжение механической мастерской котельной № 2

2.9 Расчет заземления

Ток однофазного замыкания на землю в сети 10кВ определяю по формуле: Iз = U · (35 · Iкаб + Iв) / 350 (3. 32) где U — напряжение сети Iкаб — общая протяжённость кабельных линий 10 кВ, км; Iв — общая протяжённость воздушных линий 10 кВ…

Электрооборудование пассажирских лифтов

10. Расчет заземления электрооборудования

Для непосредственного соединения с землёй зануляемых и заземляемых частей электроустановок служат заземлители, которые могут быть естественными и искусственными…

Электроснабжение Аулиекольского района

1.9 Расчет заземления

Все металлические части электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением вследствие пробоя изоляции, должны быть надежно заземлены…

Электроснабжение и электрооборудование инструментального цеха

2.3.2 Расчет наружного заземления

Для обеспечения работы схемы уравнивания потенциалов выполняется контур наружного заземления. Расчёт контура сводится к определению сопротивления и растеканию тока заземлителя, которое зависит от проводимости грунта. ..

Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

4. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Для защиты людей от поражения током при повреждении изоляции применяются следующие меры: заземление и зануление…

Электроснабжение промышленных предприятий

9. Расчет заземления ГПП

9.1 Значение полного тока замыкания на землю на стороне высокого напряжения Iз , А, определяется из выражения (9.1) Для шин 35кА значение емкостного тока равно . Сопротивление заземляющего устройства для сети высокого напряжения Rз, Ом, равно…

Электроснабжение ремонтно-механического цеха

2.7 Расчёт заземления

Защитное заземление-это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом, металлических не токопроводящих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением…

Электроснабжение ремонтно-механического цеха

2.8 Расчёт заземления

Заземлением называется соединение с землёй металлических не токоведущих частей электроустановок. 1) Сопротивление заземляющих устройств до 1000 В должно быть не более 4 Ом. (ПУЭ) Rз=4 Ом. Выбираем материал — угловая сталь50 Ч50 Ч5 мм. Длина 2,5 м…

Электроснабжение токарного цеха предприятия

14. Расчёт заземления

Электроустановки напряжением до 1кВ в жилых, общественных и промышленных зданий и наружних установках должны, как правило получать питание от источника с глухозаземлённой нейтралью с применением системы TN…

ЭСН и ЭО механического цеха тяжелого машиностроения

Расчет заземления

В сетях напряжением до 1000 В, работающих с изолированной нейтралью, а также в сетях выше 1 кВ, обязательной защитной мерой является заземление металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при пробое изоляции…

Расчет сопротивления заземляющего электрода одиночного стержня – Принципы проектирования и испытания заземляющего электрода

Понимание расчета сопротивления заземлителя одиночного стержня и его связи с конструкцией системы заземлителя является ключом к пониманию фундаментальных принципов проектирования, измерений и расчетов сопротивления заземления и удельного сопротивления грунта. Нижеследующее является частью первой из четырех наших принципов проектирования заземляющих электродов и серии испытаний, основанной на нашем официальном документе «Принципы проектирования и испытания заземляющих электродов.Вы можете скачать полный технический документ здесь.

  1. Теория оболочки
  2. Удельное сопротивление почвы и измерение
  3. Расчет сопротивления заземляющего электрода одиночного стержня
  4. Измерение сопротивления электрода

Расчет сопротивления заземляющего электрода одиночного стержня

Сопротивление заземления можно рассчитать с помощью эмпирических формул, номограмм или программного обеспечения.

Примеры формул, доступных для использования, содержатся в Стандарте защиты от молнии AS1768, Приложение C.Приведенные ниже формулы, извлеченные из AS1768, являются двумя наиболее часто используемыми.

1. Одиночный вертикальный стержень длиной L и диаметром d метра, вершина стержня на уровне поверхности:

Где

R = сопротивление, Ом
ρ = удельное сопротивление грунта в Ом-метрах
L = длина заземляющего электрода под землей, в метрах
d = диаметр заземляющего электрода в метрах
Примечание. Уравнение обычно называют «модифицированной формулой Дуайта».

2. Прямой горизонтальный провод длиной L и диаметром d метра, на поверхности:

Для тонкого полосового заземлителя диаметр можно заменить полушириной полосы.

Традиционно программы могли выполнять двухслойные модели удельного сопротивления грунта. Это означает, что измеренное сопротивление должно быть усреднено до двух значений с соответствующими глубинами. Современное программное обеспечение может принимать в качестве входных данных многослойные значения удельного сопротивления.

На самом деле реальная ценность программного обеспечения заключается не столько в вычислении значений сопротивления для одного или нескольких электродов, сколько в том, что это можно легко сделать с помощью формул. Однако они могут быть эффективными при расчете сопротивления нескольких заземляющих электродов, шагового напряжения и напряжения прикосновения, а также при моделировании подачи тока короткого замыкания.

Другой способ расчета сопротивления одиночного заземляющего стержня, когда известны размеры и удельное сопротивление, — с помощью номограмм. В примере на Рисунке 1 заземляющий стержень длиной 7 м и диаметром 10 мм создаст сопротивление, равное 7.6 Ом, если показания четырехточечного теста Веннера равны 1 Ом.

Рисунок 1: Номограмма для расчета сопротивления одиночного заземляющего стержня

Расчет сопротивления заземляющего электрода нескольких заземляющих стержней

При параллельном использовании заземляющих стержней сначала может показаться, что сопротивление можно рассчитать по простой формуле 1/R = 1/R1+ 1/R2+ 1/R3…

Однако, если более внимательно рассмотреть теорию оболочки, обсуждавшуюся ранее, становится очевидным, что расстояние между заземляющими стержнями может иметь некоторое влияние на комбинированное сопротивление.Это связано с тем, что полусферические оболочки каждого из электродов будут перекрывать друг друга, и площадь перекрытия необходимо компенсировать. В крайнем случае, если два электрода наложены друг на друга, размер предлагаемой ими оболочки будет аналогичен оболочке, предлагаемой одним электродом. То есть сопротивление двух электродов будет аналогично сопротивлению одного электрода, если они будут установлены совсем рядом.

Эмпирические правила и коэффициенты использования используются в повседневных расчетах для быстрого расчета параллельных сопротивлений без чрезмерного анализа.

Например, когда два электрода размещены на расстоянии одной длины электрода, достигается 85-процентное использование их параллельного сопротивления. Когда эти электроды разнесены на два электрода, достигается 92-процентное использование. Иногда на практике используется эмпирическое правило, согласно которому расстояние между электродами должно быть как минимум в два раза больше глубины электрода, исходя из этого использования.

До появления программного обеспечения для проведения расчетов использование номограмм было общепринятым методом расчета сопротивления нескольких заземляющих стержней.Нет никаких причин, по которым их нельзя использовать сегодня для быстрых расчетов.

Рисунок 2: Параллельные заземляющие стержни

На рис. 3 показана номограмма, которую можно использовать для проектирования системы с несколькими электродами, если сопротивление одного электрода известно путем расчета или измерения.

Расчет сопротивления электрода для системы с несколькими заземляющими стержнями является тривиальной задачей при использовании современного программного обеспечения. По сути, это вопрос ввода удельного сопротивления грунта, размеров электродов и размера сетки, и он выдает число без лишней суеты.

Рисунок 3: Сопротивление заземления нескольких заземляющих стержней

Загрузите информационный документ «Принципы проектирования и тестирования заземляющих электродов nVent ERICO»

Загрузите приведенный ниже информационный документ, в котором излагаются основные принципы проектирования заземлителей, измерений и расчетов сопротивления заземления и удельного сопротивления грунта. послужат основой для понимания существующих практик заземления и послужат ориентиром для инженера, пытающегося понять суть конструкции заземляющего электрода.

Загрузить информационный документ

Инженеры-электрики: ваш источник новостей и советов по электротехнике

Будьте в курсе новых тенденций, советов и информации, подписавшись на блог nVent ERICO. Наши эксперты по электротехнике и продуктам регулярно публикуют новую информацию, а также курируют лучшие ресурсы, публикуя подобные публикации.

Сопротивление заземляющего электрода

Заземление электрических систем необходимо для правильного функционирования и защиты жизни и оборудования в случае неисправности.Заземляющий электрод (соединение системы заземления с землей) является неотъемлемой частью любой системы.

Оценка сопротивления и функционирования электродов на этапе проектирования обеспечивает предложение работоспособных решений, улучшает работу и потенциально снижает стоимость любой установки.

Общий расчет сопротивления электрода

Теоретический пример

Сфера радиуса R , полностью окруженный:

Метод — Предположим, что ток I вводится в электрод, затем в некоторой удаленной от электрода точке плотность тока равна:

 

Если удельное сопротивление земли r , электрическое поле равно:

 

Путем интегрирования электрического поля от поверхности электрода до бесконечности , напряжение электрода:

 

Кажущееся сопротивление R г , теперь можно найти по формуле:

 

Сопротивление и расстояние от электрода


Сопротивление вокруг электрода Сопротивление вокруг электрода 90 v016 грунта представляет собой сумму последовательных сопротивлений виртуальных оболочек земли, распространяющихся наружу от электрода.Ближайшие к электроду оболочки имеют наименьшую площадь поверхности и, следовательно, наибольшее сопротивление.

На рисунке показан вклад земли в общее сопротивление электрода при увеличении расстояния от поверхности электрода. Как видно из рисунка, 67 % полного сопротивления приходится на расстояние 0,3 М от электрода.

В местах с высоким удельным сопротивлением снижение удельного сопротивления в области, близкой к электроду, за счет использования материалов, улучшающих грунт (химическая обработка или использование бетона), повысит эффективность системы заземления.

Сопротивление заземления (Земля)

Следующая формула (источник: IEEE Std.142:1991) позволяет рассчитать сопротивление заземления.

70

71
полусфера, радиус
Один наземный стержень, длина l, радиус A
Две наземные стержни, S> L, Spacing S
Два наземных стержня, S
похоронен горизонтальный провод, длина 2л, глубины S / 2
Правый угол поворота проволоки, длина рук L, глубина s/2
Трехконечная звезда, длина плеча K, глубина s/2
Четырехконечная звезда, длина плеча L, 90 7 9
Шестиконечная звезда, длинная h плеча L, глубина s/2
Восьмиконечная звезда, длина плеча L, глубина s/2

Проволока D, глубина S / 2

похороненная горизонтальная полоса, длина 2л, раздел A by b, глубина S / 2, B

Круглая тарелка, радиус A, глубина S / 2
Radius A, глубина S / 2


, где:
R — сопротивление в Ω
ρ — удельное сопротивление в Ом.CM
D 5 D — Расстояния — в CM

множественные наземные стержни

9 9

12
F
2 1.16
3 3 1,29
4 1,36
8 1.68
12 1.80
16 1.92
2 9
24 2.16


Разнесены несколько длин стержней:

На расстоянии одной длины стержня:

 

Материалы для улучшения грунта

Материалы для улучшения грунта (GEM) — это метод, при котором земля, непосредственно окружающая заземляющий электрод, заменяется материалом с низким сопротивлением.Цель состоит в том, чтобы уменьшить удельное сопротивление заземляющего электрода. Использование GEM может быть в областях, где удельное сопротивление земли очень велико, и возникают проблемы при попытке достичь требуемого сопротивления электрода.

Расчет сопротивления

Сопротивление, R , выраженное в омах, вертикального электрода, окруженного заполнением из материала
, определяется приблизительно следующим уравнением :
ρ        — удельное сопротивление грунта (Ом.m)
ρ C — Удельное сопротивление наполнителя (ω · м)
d — диаметр электрода (м)
d — диаметр заполнения (м)
L        — длина электрода (м)

Вопросы и опасения

Обработка ГЭУ может быть непостоянной и должна регулярно проверяться. Это особенно верно в отношении химической обработки, которая со временем может просачиваться в окружающую почву, что приводит к увеличению сопротивления заземляющего электрода до неприемлемого уровня.Некоторые виды обработки GEM также могут оказывать коррозионное воздействие на заземляющий электрод или другие негативные последствия для окружающей среды.

Каталожные номера

  • [1] IEE Std. 142-1991, Заземление промышленных и коммерческих энергетических систем, Институт инженеров по электротехнике и электронике
  • [2] BS 7430:1998, Свод правил по заземлению, Британский институт стандартов

Расчет количества пластинчатых/трубчатых/ленточных заземлений ( Часть-1)

Введение:
  • Количество заземляющих электродов и сопротивление заземления зависят от удельного сопротивления почвы и времени прохождения тока короткого замыкания (1 или 3 секунды).Если мы разделим площадь, необходимую для заземления, на площадь одной заземляющей пластины, получим необходимое количество земляных ям.
  • Не существует общего правила для расчета точного количества заземляющих колодцев и размера заземляющей полосы, но разрядка тока утечки, безусловно, зависит от площади поперечного сечения материала, поэтому для любого оборудования размер заземляющей полосы рассчитывается на основе тока. чтобы нести эту полосу. Сначала рассчитывается переносимый ток утечки, а затем определяется размер полосы.
  • Для большинства электрооборудования, такого как трансформатор, генераторная установка и т. д., общая концепция состоит в том, чтобы иметь 4 колодца без заземления. ямы закорочены.
  • Размер полосы заземления нейтрали должен быть рассчитан на ток нейтрали этого оборудования.
  • Размер заземления корпуса должен выдерживать половину тока нейтрали.
  • Например, для трансформатора мощностью 100 кВА ток полной нагрузки составляет около 140 А.Подключенная полоса должна быть способна выдерживать ток не менее 70 А (нейтральный ток), что означает, что полоса GI 25×3 мм должна быть достаточной для прохождения тока. Для корпуса подойдет полоса 25×3.
  • Обычно мы рассматриваем размер полосы, который обычно используется в качестве стандартов. Однако для заземления тела можно использовать полосу меньшего размера, которая может проводить ток 35 А. Причина использования 2 земляных ям для каждого тела и нейтрали, а затем их короткое замыкание, состоит в том, чтобы служить резервом. Если одна полоса подвергается коррозии и разрывается, непрерывность прерывается, а другой ток утечки протекает через другую полосу, замыкая цепь.Точно так же для панелей количество ям должно быть 2 шт. Размер может быть определен на главном входном выключателе.
  • Например, если основной ввод к выключателю 400А, то корпус заземления для панели может иметь полосу размером 25×6 мм, которая легко выдержит 100А.
  • Количество заземляющих колодцев определяется с учетом общего тока КЗ, рассеиваемого на землю в случае КЗ, и тока, который может рассеиваться каждым заземляющим колодцем.
  • Обычно плотность тока для ленты GI может составлять примерно 200 ампер на квадратный кулачок.В зависимости от длины и диаметра используемой трубы количество ям заземления может быть окончательно определено.

 (1) Расчет количества труб заземления:

 (A) Сопротивление заземления и количество стержней для изолированного земляного колодца (без заглубленной полосы заземления):
  • Сопротивление заземления одностержневого или трубчатого электрода рассчитывается согласно BS 7430:
  • R=ρ/2×3,14xL (loge (8xL/d)-1)
  • Где ρ = Удельное сопротивление почвы (Ом-метр),
  • L = длина электрода (метр),
  • D=диаметр электрода (метры)
  • Пример:
  • Расчет сопротивления изолированного заземляющего стержня.Заземляющий стержень имеет длину 4 метра и диаметр 12,2 мм, удельное сопротивление почвы 500 Ом.
  • R=500/(2×3,14×4) x (лог (8×4/0,0125)-1) = 156,19 Ом.
  • Сопротивление заземления одиночного стержневого или трубчатого электрода рассчитывается в соответствии со стандартом IS 3040:
  • R=100xρ/2×3,14xL (loge(4xL/d))
  • Где ρ = Удельное сопротивление почвы (Ом-метр),
  • L=длина электрода (см),
  • D=диаметр электрода (см)
  • Пример:
  • Расчет количества заземляющих труб CI диаметром 100 мм и длиной 3 метра.Система имеет ток короткого замыкания 50 кА в течение 1 с, а удельное сопротивление грунта составляет 72,44 Ом-метра.
  • Плотность тока на поверхности заземляющего электрода (согласно IS 3043):
  • Макс. Допустимая плотность тока I = 7,57×1000/(√ρxt) А/м2
  • Макс. Допустимая плотность тока = 7,57 × 1000/(√72,44X1) = 889,419 А/м2
  • Площадь поверхности одного стержня диаметром 100 мм. 3-метровая труба = 2 x 3,14 x r x L = 2 x 3,14 x 0,05 x3 = 0,942 м2
  • Макс. ток, рассеиваемый одной заземляющей трубой = плотность тока x площадь поверхности электрода
  • Макс.ток, рассеиваемый одной заземляющей трубой = 889,419x 0,942 = 837,83 А, скажем, 838 Ампер
  • Требуемое количество труб заземления = Ток неисправности / Максимальный ток, рассеиваемый одной трубой заземления.
  • Требуемое количество заземляющих труб = 50000/838 = 59,66 Произнесите 60 Нет.
  • Общее количество необходимых труб заземления = 60 шт.
  • Сопротивление трубы заземления (изолированной) R=100xρ/2×3,14xLx(loge (4XL/d))
  • Сопротивление трубы заземления (изолированной) R=100×72.44/2×3,14x300x(loge (4X300/10))=7,99 Ом/труба
  • Общее сопротивление 60 Ом заземляющей трубы = 7,99/60 = 0,133 Ом.

 (B) Сопротивление заземления и количество стержней для изолированного земляного колодца (с заглубленной полосой заземления):
  • Сопротивление полосы заземления(R) Согласно IS 3043
  • R=ρ/2×3,14xLx (loge (2xLxL/вес)).
  • Пример:
  • Рассчитать полосу GI шириной 12 мм, длиной 2200 метров, закопанную в землю на глубине 200 мм, удельное сопротивление почвы 72.44 Ом-метр
  • Сопротивление заземляющей полосы (Re)=72,44/2×3,14x2200x(loge (2x2200x2200/0,2x,012))= 0,050 Ом
  • Сверху Расчет Общее сопротивление 60 № трубы заземления (Rp) = 0,133 Ом. И он подключен к заглубленной полосе заземления. Здесь чистое сопротивление заземления =(RpxRe)/(Rp+Re)
  • Чистое сопротивление заземления= =(0,133×0,05)/(0,133+0,05)= 0,036 Ом

  (C) Общее сопротивление заземления и количество электродов для группы электродов (параллельных):
  • В случаях, когда одного электрода недостаточно для обеспечения требуемого сопротивления заземления, следует использовать более одного электрода.Расстояние между электродами должно быть около 4 м.
  • Суммарное сопротивление параллельных электродов является сложной функцией нескольких факторов, таких как количество и конфигурация электродов в массиве.
  • Общее сопротивление группы электродов в различных конфигурациях согласно BS 7430:
  • Ra=R (1+λa/n)   Где a= ρ/2X3,14XRXS
  • Где S = расстояние между регулировочным стержнем (метры),
  • λ = коэффициент, указанный в таблице,
  • n = количество электродов,
  • ρ = Удельное сопротивление почвы (Ом-метр),
  • R=Сопротивление одиночного стержня в изоляции (Ом)
Коэффициенты для параллельных электродов в линию (BS 7430)
Количество электродов ( n ) Коэффициент ( λ )

2

1.0

3

1,66

4

2,15

5

2,54

6

2,87

7

3,15

8

3,39

9

3.61

10

3,8

  •  Для электродов, равномерно расположенных вокруг полого квадрата, например по периметру здания используются приведенные выше уравнения со значением λ, взятым из следующей таблицы.
  • Для трех стержней, расположенных в форме равностороннего треугольника или в форме буквы L, можно принять значение λ = 1,66.
Факторы для электродов в пустотелом квадрате (BS 7430)
Количество электродов ( n ) Коэффициент ( λ )

2

2.71

3

4,51

4

5,48

5

6.13

6

6,63

7

7.03

8

7,36

9

7.65

10

7,9

12

8,3

14

8,6

16

8,9

18

9,2

20

9,4

  •  Для полого квадрата Общее количество электродов (N) = (4n-1).
  • Эмпирическое правило заключается в том, что расстояние между параллельными стержнями должно быть не менее чем в два раза больше их длины, чтобы в полной мере использовать преимущества дополнительных стержней.
  • Если расстояние между электродами намного больше, чем их длина, и только несколько электродов подключены параллельно, то результирующее сопротивление заземления можно рассчитать, используя обычное уравнение для параллельных сопротивлений.
  • На практике эффективное сопротивление заземления обычно оказывается выше расчетного. Как правило, массив из 4 шипов может обеспечить улучшение 2.от 5 до 3 раз. Массив из 8 шипов обычно дает улучшение в 5-6 раз.
  • Сопротивление оригинального заземляющего стержня будет снижено на 40% для второго стержня, 60% для третьего стержня, 66% для четвертого стержня
  • Пример:
  • Рассчитайте общее сопротивление заземляющего стержня 200. Число располагается параллельно, имея 4-метровое пространство для каждого, и если он соединяется в расположении с полым квадратом. Заземляющий стержень имеет длину 4 метра и диаметр 12,2 мм, удельное сопротивление почвы 500 Ом.
  • Первый расчет сопротивления одиночного заземляющего стержня
  • R=500/(2×3,14×4) x (лог (8×4/0,0125)-1) = 136,23 Ом.
  • Теперь рассчитайте общее сопротивление заземляющего стержня 200-го числа в параллельном состоянии.
  • а=500/(2×3,14x136x4)=0,146
  • Ra (параллельно в линию) = 136,23x (1+10×0,146/200) = 1,67 Ом.
  • Если заземляющий стержень соединен с полым квадратом, то стержень с каждой стороны квадрата равен 200=(4n-1), поэтому n=49 №
  • Ra (в пустом квадрате) = 136.23x (1+9,4×0,146/200) = 1,61 Ом.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

О Jignesh.Parmar (BE, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Jignesh Parmar закончил M.Tech (управление энергосистемой), BE (электрика). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в области передачи-распределения-обнаружения хищения электроэнергии-электротехнического обслуживания-электропроектов (планирование-проектирование-технический анализ-координация-исполнение).В настоящее время он работает в одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмадабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Electrical Mirror», «Electrical India», «Lighting India», «Smart Energy», «Industrial Electrix» (Australian Power Publications). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные электрические программы на основе Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знаком с английским, хинди, гуджарати и французским языками.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить себя по различным инженерным темам.

(PDF) Валидация методов расчета и измерения значений сопротивления земли

Am. J. Applied Sci., 5 (10): 1313-1317, 2008

1317

конструкции и провода заземления, которые могут отводить

значительное количество испытательного тока. Однако в этом исследовании

на каждой полевой площадке и конфигурации эксперименты

проводились по крайней мере дважды для двойной проверки измерений.В результате тестирования было обнаружено

, что результаты обоих экспериментов дают

согласованные результаты.

Как видно из Таблицы 3, процентная

разница между расчетным и

измеренным сопротивлением заземления для каждой системы заземления оказывается ниже

10%. Близкие результаты между расчетными и

измеренными показывают, что формулы, разработанные предыдущими авторами

[2], могут быть приняты для расчета значений сопротивления земли

при предварительном проектировании.Кроме того, интерпретация

значений удельного сопротивления грунта в 2 слоя может быть адекватной для получения значений сопротивления

систем заземления.

ПЕРЕЧЕНЬ СИМВОЛОВ

ρ: Удельное сопротивление грунта для однородного грунта (Ом·м)

a: Расстояние между датчиками (м)

R: Сопротивление грунта (Ом)

K: Коэффициент отражения

ρ1: Удельное сопротивление первого слоя двухслойного грунта

(Ом·м)

ρ2: Удельное сопротивление второго слоя двухслойного грунта

(Ом·м)

Fg: Функция минимизации.

: Удельное сопротивление грунта при i-м измерении, где

расстояние между последовательными датчиками равно

: Расстояние между последовательными датчиками (м)

: Расчетное значение удельного сопротивления грунта для того же

расстояния (Ом·м)

N: Номер слоя модели земли

n: Количество итераций

h: Толщина первого слоя (м)

ho: Глубина погружения сетки под поверхность земли (м)

Rt: Сопротивление стержневого стержня (Ом)

LR: Длина ведомого стержня (м)

N0: Количество стержней

α: Радиус ведомого стержня

d: Диаметр стержня (м)

СОКРАЩЕНИЯ

ANSI: Американский национальный институт стандартов

IEEE

: Институт инженеров по электротехнике и электронике

Стандарт: Стандарт

ВЫВОДЫ

В этом исследовании рассчитанные и измеренные значения сопротивления заземления

были равны o получено для 9 систем заземления.

Метод Веннера используется для получения значений удельного сопротивления

на 3 участках месторождения. Данные удельного сопротивления интерпретируются

в двух слоях земли с использованием основных кривых и GA,

, где результаты оказываются близкими. Результаты

затем применяются в формулах, как в литературе [2] до

, чтобы получить значения сопротивления заземления для 3 типов простых систем заземления

, 2, 3 и 4 стержня для каждой площадки.Измерение значений сопротивления заземления

проводится для

каждой системы заземления с использованием метода падения потенциала

. Близкие результаты были получены между

измеренными и рассчитанными значениями сопротивления заземления. Сходство

всех результатов показало, что принятые методики и формулы измерения

могут быть использованы для получения

значений сопротивления грунта с использованием двухслойного грунта.

Кроме того, интерпретация значений удельного сопротивления грунта по 2 слоям

может быть адекватной для получения систем заземления

.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нахман Дж. и В.Б. Джорджевич, 1996. Сопротивление

заземления комбинированных электродов с несколькими стержнями

. IEEE транс. Power Delivery,

11 (3): 1337-1342.

2. Чоу Ю.Л., М.М. Эльщербины и

М.М. А. Салама, 1996. Формулы сопротивления систем заземления

в двухслойной земле. IEEE транс.

Power Delivery, 11 (3): 1330-1336.

3. Гонос И.Ф. и И.А. Stathopulos, 2005. Оценка

параметров многослойных почв с использованием генетических

алгоритмов. IEEE транс. Подача электроэнергии, 20

(1) 100-106.

4. Давалиби, Ф. и С. Дж. Блаттнер, 1984. Земля

Методы интерпретации измерений удельного сопротивления.

IEEE Trans. Поставка электроэнергии,

PAS-103 (2): 374-382.

5. Дуайт, Х.Б., 1936. Расчет сопротивлений на землю

. Транзакции AIEE, стр: 1319-1328.

6. del Alamo, J.L., 1993. Сравнение восьми

различных методов для достижения оптимальной

оценки параметров электрического заземления в

двухслойной земле. IEEE транс. Power Delivery,

8 (4): 1890-1898.

7. Орельяна, Э. и Х.М. Mooney, 1996. Master

Таблицы и кривые для вертикального электрического зондирования

(ВЭЗ) над слоистыми структурами. Мадрид

Interciecia.

8. Стандарт ANSI/IEEE, 80-2000. Руководство IEEE по безопасности

по заземлению подстанции переменного тока.

9. Стандарт ANSI/IEEE, 81-1983. Руководство IEEE для

Измерение удельного сопротивления земли. Полное сопротивление земли

и потенциалы земной поверхности наземной системы.

10. Стандарт ANSI/IEEE, 142-1991. IEEE рекомендует

Практика заземления промышленных и коммерческих

систем электропитания.

(PDF) Составление схем для расчета сопротивления грунта системы ведомых стержней в однородных и неоднородных грунтах

Составление диаграмм для расчета сопротивления грунта системы приводных стержней в однородных и

Неоднородных грунтах

OEGouda1, GMAmer2 и TMEL-Saied2*

1Электроэнергия и Мах., факультет инженерных наук Каирского университета, Египет;

2Высокий технологический институт Бенха, Египет

*E-mail: [email protected]

Реферат:Заземление электрических подстанций для обеспечения безопасности

и нулевой точки заземляющими стержнями обеспечивает наименьшее

экономически возможное сопротивление заземления в путь ожидаемого тока короткого замыкания

на землю. Заземление с помощью стержней

в случае неоднородного грунта может быть более эффективным, чем

любой другой системы заземления, или помогает уменьшить сопротивление заземления других систем, таких как заземляющие сетки.

В данной работе схемы предназначены для выбора количества и размеров заземляющих стержней

для заданного значения сопротивления заземления

и удельного сопротивления грунта без необходимости проведения

расчетов. Эти схемы помогают инженеру-практику

выбрать оптимальные размеры и количество заземляющих

стержней, необходимых для получения удовлетворительного сопротивления грунта

в случае однородных и неоднородных грунтов, расчетные

блок-схемы учитывают вес

медь системы заземления как указание стоимости

системы заземления.Обсуждается влияние стержней на снижение сопротивления сетки

, а также ступенчатый и сенсорный потенциал

.

Ключевые слова:Заземление; стержни; многослойный; униформа;

неоднородный; диаграммы

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшие характеристики любой системы защиты

должны быть почти надежными, должны быть дешевыми и

также должны требовать минимального внимания после установки,

так как маловероятно, что она будет проверена до вызова

принять меры и таким образом предотвратить гибель людей или серьезный ущерб

имуществу[1-3].

В последние годы, наряду с тенденцией к уменьшению,

более компактным электрическим установкам, места заземления

были ограничены, что привело к увеличению сложности и проблем

некоторых конструкций заземления. Кроме того, с учетом

необходимости ударного воздействия электрических, электронных

средств и устройств связи, качественное

заземление необходимо для обеспечения безопасной и стабильной

работы.Исходя из вышеизложенного, конфигурация, в которой

заземляющих электродов размещаются перпендикулярно земле

, становится неизбежной. В частности, используется метод с забивным стержнем

, в котором в качестве заземляющего электрода используется глубоко забивной стержень

. В этом методе сначала выполняется бурение

в земле для образования отверстия, в которое затем закапывается

стержень; это может быть крупномасштабная операция.

Соответственно, оценка сопротивления заземления становится

первоочередной задачей на этапе проектирования заземления[4].

Заземляющие стержни часто используются группами, соединенными

параллельно и, возможно, с сетками, когда удельное сопротивление грунта

слишком велико, чтобы быть удовлетворительным. конечно, текущий

через любого члена такой группы повысит

потенциал всех остальных членов; следовательно,

кажущееся среднее сопротивление грунта для отдельных

членов такой группы всегда будет выше, чем

сопротивление грунта аналогичного стержня, когда он применяется отдельно.Этот эффект зависит от количества стержней и расстояния между ними. Также увеличен размер сетки за счет использования сетки

в сочетании со стержнями.

Для проектирования наиболее экономичных систем заземления необходимо

получить точное значение удельного сопротивления на

участке. Почва на большинстве участков неоднородная. В этом документе

различные структуры почвы характеризуются следующими

:

1. Однородная почва.

2. Двухслойный грунт, характеризующийся удельным сопротивлением первого слоя

(ρ1) толщиной (d1) и вторым слоем

удельным сопротивлением (ρ2) бесконечной толщины.

3. Многослойная структура грунта (в качестве примера взята трехслойная структура

) характеризуется первым слоем

удельным сопротивлением (ρ1) толщиной (d1), вторым слоем

удельным сопротивлением (ρ2) имеет толщину (d2) и третий слой с удельным сопротивлением

(ρ3) бесконечной толщины.

Различные методы используются для расчета

кажущегося удельного сопротивления многослойной структуры грунта и сравнения с

фактическими измерениями

целью таких расчетов и измерений является

получение кажущегося удельного сопротивления грунта для проекта

системы заземления с помощью стержней.

На практике желательно вбивать заземляющие

стержни глубоко в землю, чтобы получить более проводящую почву.Следующее уравнение

можно использовать для расчета эквивалентного сопротивления

для n-электрода в соответствии с IEEE[5-6] 12 () (- 1))

2

N

LL

NL

RKN

NL D A A A

ρ

π

= ⋅ + ⋅ (1)

, где ρa является очевидной удельное сопротивление грунта с точки зрения заземляющего стержня

, в случае однородного грунта равно ρ1 Ом-м,

n=количество заземляющих стержней, расположенных параллельно A, l2 и

d2 — длина и диаметр ведомых стержней в счетчике

соответственно константы K1=, относящиеся к геометрии системы

, могут быть получены из уравнения

K1=1.41-(0,04) X

(2)

X отношение длины к ширине

Как указание на стоимость, вес системы заземления

меди рассчитывается исходя из длины и

диаметра по соотношению .

2

[( . . . ) ( . . ) ( . . )].

4

yc

wndlmlazla

wndlmlazla

π

π

= ++ (3)

разбирательства XIVTH International Symposium на высокотехнологичном инженерии высокого напряжения,

Цингуа, Пекин, Китай, 25-29 августа 2005 г.

1

A-50

Расчет сопротивления заземления is-3043

(1)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № A Класс 1

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

РАСЧЕТ

ДОГОВОР №

:

ПРОЕКТ

:

КЛИЕНТ

:

САЙТ

: A Все NS 12.05.06 NST SS

Ред.Название листа Дата Название Название Дата Статус Примечание, вид редакции Подготовлено, исправлено Проверено Утверждено

Владелец Документ № Базовый документ Q.L. DL-№. ДКК Название проекта № проекта Лист/из

0 0 1 / 9

С ​​О Н Ф И Д Е Н Т И Я

НА ПРОВЕРКЕ (2)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Номер документа

0

Ред. №

A

Класс

1

Указатель изменений

Лист пересмотра Подготовлено, исправлено Проверено Утверждено Замечание, вид пересмотра

Имя Дата Имя Имя Дата Статус

Название проекта № проекта Лист/из

(3)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Номер документа

0

Ред. №

A

Класс

1

Содержание

Секция

Страница

Общие примечания 4

База расчета 5

Сопротивление заземления для полос и труб, подвергнутых гальванопокрытию 7 Сопротивление заземления для полосы, кабеля и трубы, подвергнутой гальванопокрытию 9

Название проекта № проекта Лист/из

0

0

3/9 (4)

ОБЩИЕ ПРИМЕЧАНИЯ

1.Этот документ является приложением к основному документу GS E&C «Расчеты заземления». 2. Расчеты были выполнены на основе данных GI Strip и Pipe, взятых из IS:3043.

3 Расчеты подлежат пересмотру по мере изменения основного документа в связи с изменением каких-либо данных

НАЗНАЧЕНИЕ

Этот расчет описывает расчет заземления

СПРАВОЧНЫЕ ДОКУМЕНТЫ 1 2 3 4 5 6 4 / 9

Название проекта № проектаЛист/из

(5)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № A Класс 1

A. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С IS:3043

Следующие формулы используются для спецификации IS:3043 для расчета сопротивления основного контура заземления для трубного электрода и Ленточный электрод и выбор площади поперечного сечения заземляющего проводника.

A.1 Сопротивление трубчатого электрода

Где L = длина стержня/трубы (см) = 4L Ом d= Диаметр трубы (см)

d ρ = удельное сопротивление почвы (ом-метр) А.2 Сопротивление ленточного электрода

Где L = длина полосы (см) = Ом w = Глубина укладки полосы (см)

wT ρ = удельное сопротивление почвы (ом-метр) T = ширина полосы (см)

A.3 Размер заземляющего проводника

Где I = среднеквадратичное значение тока повреждения (ампер) S = I√t S = площадь поперечного сечения проводника (мм²)

K t = Время работы отключающего устройства (секунды) K = Коэффициент, зависящий от материала проводника

(взято из таблицы IS:3043) А.4 Общая площадь заземляющего электрода

А = знак равно

ρ = удельное сопротивление почвы (ом-метр)

t = Время работы отключающего устройства (секунды)

5 / 9

Название проекта № проекта Лист/из

0 0 5/9

R p 100 x ρ лог.

2 л

R s 100 x ρ loge 2L 2

2 л

I f / I d Где, I f = Ток неисправности (ампер)

I d = Плотность тока электрода (А/м²) я д ( 7.57 x 103 ) / √ρ x t Где I d = плотность тока электрода (А/м²)

(6)(7)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № A Класс 1

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛОСНОГО И ТРУБНОГО ЭЛЕКТРОДА A. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Максимальный уровень неисправности :

132 кВ : 3000 МВА 6.6 кВ : 254 МВА 415 В : 35 МВА Система рассчитана на длительность отказа : 1 секунда Удельное сопротивление грунта (PS) : 51 Ом-метр Изменение напряжения : 10%

Заземляющий проводник : Лента из оцинкованного железа

Заземляющий электрод : Труба из оцинкованного железа

Тип соединения : Сварка внахлестку

Макс. Температура окружающей среды под землей : 50 °C Желаемое сопротивление сетки Erath : 1 Ом К-фактор для стали 80

Б.РАСЧЕТ ТОКА ОШИБКИ

Напряжение системы (В) Уровень неисправности (МВА) Ток неисправности (кА)

132 000 3 000,00 13,12

6 600 254,00 22,22

415 35,00 48,69

Заземляющий провод следует выбирать на основе максимального тока короткого замыкания, т. е. 48,69 кА при напряжении шины 415

C. ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

S = I√t = 608,67 кв.мм К

GI Полоса поперечного сечения, ар.

Высота (мм) Ширина (мм) Площадь поперечного сечения (мм²) Количество проводников

40 5 200 3,04

40 10 400 1,52

65 5 325 1,87

65 8 520 1,17

65 10 650 0,94

Следовательно, полоса GI, используемая для основного заземляющего мата, имеет размеры 65 x 10 мм² = 1 No.

D. ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА

Плотность электрического тока земли :

= : 1060.01 Ампер/м²

Площадь заземляющего электрода : 45,94 м² Дополнительная площадь электрода (%) : 10

Площадь электродов Final Erath : 50,53 м² ОБЩАЯ ПЛОЩАДЬ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ЭЛЕКТРОДОВ, РАССЧИТАННАЯ ДЛЯ ЗАВОДА

Периметр блока: 2000 метров Длина полосового электрода: 2000 метр

Общая площадь поверхности полосового электрода: 260,00 кв.Метр ……….. (А) Количество электродных труб GI, используемых на заводе: 50 шт.

Длина электрода для желудочно-кишечного тракта: 3,5 метра. Эффективная закопанная длина: 2,5 метра

Диаметр трубы GI Электрид: 50 мм 6 / 9 Общая площадь поверхности трубы GI Электрод: 19,64 кв. Метр ………..(Б)

Общая площадь поверхности GI полосы и GI трубы = (A)+(B) = : 279,65 Кв. Метр Общее количество заземляющих электродов : 5.53

Название проекта № проекта Лист/из

0 0 6/9

(8)(9)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № A Класс 1

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛОСЫ И ТРУБЫ ГИ ЭЛЕКТРОДА……… Прод. E. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ OE ПОЛОСОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Удельное сопротивление почвы: 51 Ом-метр Длина полосы: 200000 см Глубина заглубленного электрода: 50 см. Ширина полосы: 6.5 см

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ :

Сопротивление для каждого полосового электрода:

= Ом : 0,0784 Ом

Вт

Кол-во параллельных ленточных электродов: 1

Сопротивление для всех параллельных проводников: 0,0784 Ом ………. ( С )

F. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ OE ТРУБНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Эффективная длина в земле: 250,00 см Диаметр трубы GI Электрид: 5.00 см Количество параллельных труб (N): 50 Сопротивление заземления для каждого электрода трубы GI:

= 4L Ом = 17,19 Ом

д

Сопротивление для всех параллельных электрических труб GI = = = 0,344 Ом ………(D)

Суммарное сопротивление заземления из-за трубчатого электрода и полосового электрода

= = 0,0638 Ом

Система заземления действительна при суммарном сопротивлении менее 1.0 Ом

СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ = ПРИЕМЛЕМА ОБЗОР A. ПОЛОСОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД GI РАЗМЕР ЭЛЕКТРОДА НЕТ. ЭЛЕКТРОДА ШИРИНА (мм) ВЫСОТА (мм) 65 10 1 B. ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ТРУБЫ GI РАЗМЕР ЭЛЕКТРОДА НЕТ. ЭЛЕКТРОДА ДЛИНА (мм) ДИАМ. (мм) 3500 50 50 7 / 9 R s 100 x ρ loge 2L 2 2 л R p 100 x ρ loge 2 л Р 2 р /Н) Р 1 х Р 2 (Р 1 + Р 2 )

(10)

Название проекта № проектаЛист/из

(11)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № A Класс 1

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОДА И КАБЕЛЯ GI ЭЛЕКТРОННАЯ ЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ

A. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Максимальный уровень неисправности :

132 кВ : 3000 МВА 6.6 кВ : 254 МВА 415 В : 35 МВА Система рассчитана на длительность отказа : 1 секунда Удельное сопротивление грунта (PS) : 51 Ом-метр Изменение напряжения : 10%

Заземляющий проводник : Лента из оцинкованного железа

Заземляющий электрод : Труба из оцинкованного железа

Тип соединения : Сварка внахлестку

Макс. Температура окружающей среды под землей : 50 °C Желаемое сопротивление сетки Erath : 1 Ом К-фактор для стали 80

Б.РАСЧЕТ ТОКА ОШИБКИ

Напряжение системы (В) Уровень неисправности (МВА) Ток неисправности (кА)

132 000 3 000,00 13,12

6 600 254,00 22,22

415 35,00 48,69

Заземляющий провод следует выбирать на основе максимального тока короткого замыкания, т. е. 48,69 кА при напряжении шины 415

C. ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

S = I√t = 608,67 кв.мм К

GI Полоса поперечного сечения, ар.

Высота (мм) Ширина (мм) Площадь поперечного сечения (мм²) Количество проводников

40 5 200 3,04

40 10 400 1,52

65 5 325 1,87

65 8 520 1,17

65 10 650 0,94

Следовательно, полоса GI, используемая для основного заземляющего мата, имеет размеры 65 x 10 мм² = 1 No.

D. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ OE ПОЛОСОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД + КАБЕЛЬ

Длина полосы: 50000 см Глубина заглубленного электрода: 50 см. Ширина полосы: 6.5 см

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛОСОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА:

Сопротивление для каждого полосового электрода:

= Ом : 0,2685 Ом

Вт

Кол-во параллельных ленточных электродов: 1

Сопротивление для всех параллельных проводников: 0,2685 Ом ………. ( А )

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ КАБЕЛЯ:

Площадь поперечного сечения кабеля: 70 кв. мм

Длина кабеля: 500 метров 8/9

Сопротивление кабеля: 0.321 Ом/км

Общее сопротивление кабеля: 0,1605 Ом ………( B )

0,4290 Ом

Название проекта № проекта Лист/из R s 100 x ρ log e 2L 2

2 л

(12)(13)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СОГЛАСНО:3043

Документ № 0 Ред. № А Класс 1

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОДА И КАБЕЛЯ GI ЭЛЕКТРОННАЯ ЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ

E. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ OE ТРУБНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Удельное сопротивление почвы: 51 Ом-метр Эффективная погребенная длина: 250,00 см Диаметр электрода трубки GI: 5,00 см Количество параллельных труб (N): 8 шт. Сопротивление заземления для каждого электрода трубы GI:

= 4L Ом = 17,19 Ом

д

Сопротивление для всех параллельных труб GI Электрообработка = = = 2.1493 Ом Суммарное сопротивление земли из-за трубчатого электрода и полосового электрода

= 0,4290 Ом

= = 0,3576 Ом = 2,1493 Ом

Система заземления действительна при суммарном сопротивлении менее 1,0 Ом.

СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ = ПРИЕМЛЕМА

ОБЗОР A. ПОЛОСОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД GI РАЗМЕР ЭЛЕКТРОДА НЕТ. ЭЛЕКТРОДА ШИРИНА (мм) ВЫСОТА (мм) 65 10 1 Б.КАБЕЛЬ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ТИП КАБЕЛЯ

ДЛИНА КАБЕЛЯ (МЕТР) ДИРИЖЕР Медь 70 500 C. ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ТРУБЫ GI РАЗМЕР ЭЛЕКТРОДА НЕТ. ЭЛЕКТРОДА ДЛИНА (мм) ДИАМ. (мм) 2500 50 8 9 / 9

Название проекта № проекта Лист/из R p 100 x ρ loge 2 л R 2 (об/н) Р 1 R 1 x R 2 R 2 1 + Р 2 ) ДИАМЕТР (мм²)

(14)

ОЦЕНКА КРИТИЧЕСКОГО РАДИУСА ВОКРУГ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА КАК СРЕДСТВО СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ В ОТНОШЕНИИ

Объем 6, номер 2, весна 2006 г.

ПЕРЕХОД ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД СОПРОТИВЛЕНИЕ ПУТЕМ ЗАМЕНЫ ГРУНТА В ОБЛАСТИ КРИТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

 

Др.П. Я. Окьер и * Джордж Эдуфул

Кваме Университет Нкрума Науки и технологии

Кумаси , Гана

 

РЕЗЮМЕ

Существует ряд методов, которые можно используется для повышения сопротивления заземления заземляющих стержней на участках, где удельное сопротивление грунта высокая, замена грунта в пределах площади его эффективного сопротивления на более проводящая почва является одним из них.Замена почвы во всем эффективном область сопротивления вообще не практична. В данной работе эффективность замены грунта в критических область сопротивления показана только полевыми испытаниями. Применение этого метода требует расчета сопротивления заземляющего стержня. в зависимости от расстояния до стержня. Аналитическая формула, полученная и подтвержденная с использованием тестовых данных для расчет этих сопротивлений, также представлен.

 

Ключевые слова : Заземляющий стержень, земля сопротивление, удельное сопротивление грунта, зона критического сопротивления, система заземления


Введение

Термин заземление или заземление определяется как соединение проводника или корпуса устройства с общей массой земной шар.Заземление используется для ряда веские причины. Первичным среди них является обеспечить безопасность персонала. Другие должны обеспечить защиту растений и оборудования; и обеспечить безопасный путь для отвода токов короткого замыкания, ударов молнии, статических разрядов, электромагнитных помех и радиочастотные сигналы и помехи.

 

Во многих случаях заземления низкое сопротивление заземления необходимо для соблюдения стандартов электробезопасности. Показатель сопротивления может варьироваться от 10 Ом для молниезащиты ниже 0.1 Ом для многих мест, где защитный устройства должны срабатывать за очень короткое время из-за больших токов короткого замыкания участвует [1]. Цифры сопротивления также варьируются от отрасли к отрасли. В телекоммуникационной отрасли часто используется сопротивление 5 Ом или меньше, а некоторые Компании используют 10 Ом или менее для распределительных подстанций высокого напряжения и 1 Ом и менее для распределительных подстанций низкого напряжения [2, 3].

 

Сопротивление заземления электрода имеет три компоненты: сопротивление проводника электрода, электрода/грунта контактное сопротивление и сопротивление грунта, окружающего электрод.Как правило, первые два компоненты пренебрежимо малы по сравнению с сопротивлением почвы. Таким образом, большинство аналитических формул для земли сопротивление электрода обычно учитывается только сопротивление грунта. Сопротивление можно рассматривать как составленный из ряда концентрических оболочек земли или почвы одинаковой толщина. Если предполагается, что почва однородного удельного сопротивления, то сопротивление оболочки изменяется обратно пропорционально ее поперечном сечении и, следовательно, на некотором расстоянии от заземляющего электрода, сопротивление последовательных снарядов больше не будет заметно влиять на общее сопротивление земли.Некоторые исследования показали что на расстоянии примерно в 1,1 раза больше длины стержневого электрода от электрода, сопротивление которого составляет около 95 % от общего сопротивления земли и изменение сопротивления становится незначительным [4]. Площадь в пределах этого расстояния от стержня представляет собой так называемую эффективную область сопротивления. Измерения также показано, что около 90% общего сопротивления земли, окружающей землю электрод обычно находится в радиусе 2-3 м от него [1].

 

Самый универсальный тип заземляющего электрода является ведомым стержнем.На участках, где почва удельное сопротивление высокое, сопротивление земли снижается с помощью глубоко забивных стержней, стержней с увеличенным диаметром, несколькими стержнями или с использованием химических соединений или грунта более низкое удельное сопротивление в качестве засыпки заземляющего электрода. Испытания показали, что увеличение диаметра заземляющего стержня с 12,5 до 25 мм увеличил вес на 400%, увеличил его стоимость на 400 %, но только уменьшило сопротивление земли на 9,5 % [5]. Бесконечное увеличение количества стержней тоже мало влияет.Улучшение в сопротивлении земли, которое можно ожидать от установки дополнительного стержня, составляет: два стержня 60%; три стержня 45%; и четыре стержня 35% [1]. Если исследование удельного сопротивления грунта показывает более низкое сопротивления на больших глубинах, тогда логичным выбором являются штанги с глубокой забивкой. Однако, если удельное сопротивление почвы однородно, то процентное уменьшение сопротивление на единицу длины стержня становится экспоненциально меньше с каждым приращение длины [4]. Использование химические соединения или грунт с более низким удельным сопротивлением в качестве засыпки заземлителя является очень эффективным методом работы с грунтом с высоким удельным сопротивлением.Улучшение значений сопротивления до 20% зафиксировано использование химических соединений в качестве средства обработки почвы [1].

 

Естественный метод измельчения земли сопротивление заменит всю почву в зоне эффективного сопротивления на грунт с наименьшим доступным удельным сопротивлением. Однако этот метод может в целом не иметь экономического смысла. Чтобы это было реалистично, будет необходимо ограничить засыпку областью, очень близкой к заземляющему стержню и оценивается как составляющая значительный процент от общего сопротивления земли.Район считается критическим область сопротивления и ее радиус как критический радиус сопротивления. В данной статье эффективность использования продемонстрирована обратная засыпка в зоне критического сопротивления для снижения сопротивления грунта по данным полевых испытаний. Нужен заземляющий стержень сопротивление в зависимости от расстояния от стержня, чтобы применить этот метод снижение сопротивления земли. Ан аналитическая формула для этого получена и подтверждена данными полевых испытаний.

 

Аналитическая формула для расчета сопротивления стержневого электрода

На рис.1. Предполагая, что удельное сопротивление постоянно, сопротивление земли может быть получено из общей формулы:

Рассмотрим элементарную концентрическую оболочку толщина и расстояние от центра стержня. Тогда сопротивление этой оболочки равно

Поэтому сопротивление на дается

Это может быть переписан как

(1)

В виде большой массы с учетом земли общее сопротивление земли будет

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1: Земляной стержень в однородном грунте

 

График сопротивления R в зависимости от расстояния x для три стержня, использованные для исследования, показаны на рис. 2. Стержни имеют длину 0,5, 1 и 1,4 м, и каждый имеет диаметр 14 мм. Сопротивление выражается в процентах от общего сопротивление земли определяется по (2). То расстояние также выражается в процентах от длины стержня л. Это отмечается, что на расстояние, составляющее около 95% всего земного сопротивление, называемое эффективным радиусом сопротивления, составляет около 350%, но не 110%, как сообщалось в предыдущем исследовании [4].

Рис. 2 Изменение сопротивления заземления в зависимости от расстояния до заземляющих стержней

 

Из рис.2 видно, что кривые сопротивления начинают насыщаться примерно на 40% расстоянии от стержней. Таким образом, расстояние в 40% становится хорошим Предложение для критического радиуса. Этот радиус будет использоваться в качестве критического радиуса сопротивления для исследования.

 

Методология

Проведены полевые испытания для определения заземления сопротивление как функция расстояния от трех стандартных заземляющих стержней.Земля испытуемый стержень и двадцать зондов длиной 0,3 м были забиты в землю в прямая линия. Зонды были разнесены через равные промежутки 10 см от стержня и используется для измерения сопротивлений на их местоположения. Сопротивления были прямое считывание в омах с помощью цифрового тестера заземления DET5/4R. Его текущий зонд находился на расстоянии на расстоянии 30 м от стержня и на одной линии с двадцатью зондами и испытуемым стержнем. Измеряется полное сопротивление стержня. применяя так называемое правило 62% [6].

 

Тест проводился на трех разных площадках недалеко друг от друга и представлены репрезентативные результаты. Показана фотография, изображающая полевые испытания. на рис. 3.

Рис. 3: Полевые испытания сопротивления заземляющего стержня в зависимости от расстояния от Стержень

 

 

 

 

 

Для определения эффективности земли исследуемая методика снижения сопротивления, грунт в пределах 0.4-метровый радиус стержень длиной 1 м был удален и засыпан грунтом с удельным сопротивлением 5,7 Ом·м и измеряется его общее сопротивление.

 

Результаты и Обсуждения

Репрезентативные результаты полевых испытаний показаны на рис. 4. Они сравниваются с результаты, рассчитанные с помощью (1) на рис. 5, 6 и 7. Измеренные полные сопротивления также сравниваются с аналитическими определенные значения в табл. 1. Из кривых, показанных на рис. 5 и 6, видно, что расчетная земля сопротивления находятся в близком согласии с результатами испытаний, в то время как есть расхождение между результатами 1.4-метровый стержень показан на рис. 7. Результаты испытаний и расчетов для 0,5- и 1-метровые стержни выгодно отличаются тем, что верхний слой почвы на участке, где поле была проведена близко к однородной (см. фотографию на рис. 8). Разница в измеренном значении для стержня длиной 1,4 м обусловлено изменением удельного сопротивления при глубина. Измеренные сопротивления при критическом радиусе 40% составляют 71, 78 и 63% для стержни длиной 0,5, 1 и 1,4 м соответственно. Соответствующие аналитические значения составляют 71, 75 и 76%, они снова показывает однородный характер верхнего слоя почвы на участке.

 

Рис. 4: Результаты испытания на сопротивление полевого стержня

 

 

Рис. 5 Сравнение расчетных и измеренных сопротивления

из Электрод 0,5 м в грунте с удельным сопротивлением 15 Ом·м

 

 

 

 

 

Рис.6 Сравнение расчетных и измеренных сопротивления

из 1-метровый стержень в грунте с удельным сопротивлением 15 Ом·м

 

Рис. 7 Сравнение расчетных и измеренных сопротивления

из Стержень длиной 1,4 м в грунте с удельным сопротивлением 15 Ом·м

 

 

 

Метод

Сопротивление в Ом

0.5-метровая штанга

1-метровый стержень

Стержень 1,4 м

Аналитический Формула (2)

20,5

11,9

9,0

Полевые испытания результаты

20.7

13,0

12,6

Таблица 1. Сравнение измеренных и расчетных сопротивлений (ρ =15 Ом-м)

 

 

Стержень длиной 1 м в грунте с удельным сопротивлением 15 ом-м дал общее сопротивление земли 13 Ом. Когда зона критического сопротивления была засыпана грунтом с удельным сопротивлением 5.7 Ом-м, сопротивление упало до 4,7 Ом, что свидетельствует об улучшении более 65%. Можно показать, что когда почва в пределах заданного радиуса заземляющего стержня заменяется полученная выше формула принимает следующую форму (см. приложение):

Где и – удельное сопротивление местный грунт и засыпка соответственно и сопротивление при заданный радиус как часть общего сопротивления земли в однородной пачкаться.Для стержня длиной 1 м это равно

.

Повышенная стойкость, за счет вышеуказанного формуле, получается 6 Ом. Этот значение снова согласуется с измеренным значением 4,7 Ом. Формула показывает, что степень улучшения зависит от соотношения местного сопротивления грунта и сопротивления засыпки.

 

Рис. 8: Засыпка критического цилиндра грунтом с более низким удельным сопротивлением

Рис.7 показывает фотография критического цилиндра, засыпаемого грунтом с более низким удельным сопротивлением.

 

Заключение

Данные полевых испытаний были представлены, чтобы показать эффективность обратной засыпки зоны критического сопротивления заземлителей с более проводящей почвой. аналитический формула для расчета сопротивления заземления заземляющих стержней по радиальному расстоянию из стержня была получена и подтверждена полевыми данными.Сопротивления, рассчитанные по этой формуле, равны оказалось согласующимся с данными полевых испытаний.

 

Артикул:

[1] Э.А. Ривз, Справочник Практика электромонтажа, BlackWell Scientific Publications, 1990 стр. 181 194

[2] Дж. Б. Гупта, Курс по электроэнергетике, С. К. Издательство Kataria & Sons Октябрь, 2001 стр.

[3] С.Л. Бхатия, Справочник по электротехнике Инженерия, шестое издание, Khanna Publishers, стр. 505

.

[4] Рой Б.Карпентер-младший, Джозеф А. Ланцони, Проектирование интерфейса заземления с низким сопротивлением (заземление), A LEC Публикация. Пересмотрено в июле 1997 г.

[5] Справочник консультантов Рекомендации по защите Структуры против молнии WJ Furse & Co, Ltd, Wilford Road Nothingham

[6] Спускаясь на землю (руководство по испытаниям сопротивления заземления для практиков), апрель 1981 г., стр. 16-17.

 

Приложение

Если удельное сопротивление грунта в пределах критического радиус равен , а удельное сопротивление грунта вне критического радиуса равно , тогда

=

Где = сопротивление как доля от общего сопротивления, если грунт однородный.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.