Приклад розрахунку № 1 Розрахувати захисне заземлення для виробничої ділянки з електроустаткуванням. Вихідні дані наведені в табл. 1.8

Таблиця 1.8 – Вихідних даних до розрахунку захисного заземлення

Трансформаторна підстанція напругою U, кВ	Розміри приміщення		Розрахунковий опір природного заземлювача, Rпр, Ом	Протяжність лінії електропередач		Параметри вертикального електрода		Параметри горизонтального електрода	Питомий опір землі  виміряне (супісок), Омм	Кліматична зона (підвищення вологість)
	Довжина L, м	Ширина В, м		lК.Л., км	lВ.Л., км	Довжина lВ, м	Діаметр d, мм	Площа смуги, мм2
10/0,4	18	6	17	50	60	3	12	6 х 56	130	IІI

Розрахунок

У нашому випадку заземлюючий пристрій використається для електроустановки напругою понад 1000 В, тому розрахункове значення струму замикання на землю може бути визначене по наступній напівемпіричній формулі (1.1):

,

де U_л – лінійна напруга мережі (на високій стороні трансформаторної підстанції), кВ; l_к, l_в – довжина електричнозв'язаних відповідно кабельних і повітряних ліній, км.

Таким чином,

Відповідному отриманому розрахунковому значення струму замикання на землю нормативне значення опору заземлюючого пристрою (ЗП) Rз знаходимо по формулі(табл.1.2):

R_з = 125/I_з, R_з = 125/51,71 = 2,32 Ом.

При використанні природних заземлювачів необхідний опір штучного заземлювача Rш визначається по формулі(1.15):

де R_пр – опір розтіканню струму природних заземлювачів, Ом; R_ш – необхідний опір штучного заземлювача, Ом; R_з.пує – розрахунковий нормований опір ЗП, Ом;

Визначаємо розрахунковий питомий опір землі по формулі(1.16):

,

де – розрахунковий питомий опір землі, Ом·м; ρ_изм – питомий опір землі, отримане в результаті вимірів, Ом·м (заданий в умові завдання, табл. 1.3); ψ – коефіцієнт сезонності, що враховує промерзання або висихання ґрунту.

Для кліматичного пояса ІІІ для землі з підвищеною вологістю ψ = 1,5 (табл. 1.1,1.4) тоді,

ρ = 130  1,5 = 195 Омм.

Обчислюємо опір розтіканню струму одиночного вертикального заземлювача Rв. У випадку стержня круглої площі (трубчастого) заземлювача, заглибленного в землю, розрахункова формула має вигляд:

де ρ_р.з. – розрахунковий питомий опір ґрунту Ом·м; l – довжина вертикального стержня, м; d – діаметр , мм; t – відстань від поверхні ґрунту до середини довжини вертикального стержня, м.

Рисунок 1.2 – Схема заглиблення стержня

Розрахуємо наближену кількість вертикальних стержнів:

де R_в – опір розтіканню струму одиночного вертикального заземлення, Ом; R_ш – необхідний опір штучного заземлювача, Ом;

Отримане число стержнів округляємо до найближчого більшого довідкового значення(табл.1.6). Отже, n = 40.

Визначаємо конфігурацію групового заземлювача (контур) з урахуванням можливості його розміщення на відведеній території й відповідній довжині горизонтальної смуги:

l_г = 1,05·а·п,

де а – відстань між вертикальними стержнями, м; п – кількість вертикальних стержнів;

а = k ·l_в,

де k – коефіцієнт кратності, рівний 1, 2, 3; l_в – довжина вертикального стержня, м.

Коефіцієнт кратності приймемо рівним 2.

а = 2·3 = 6 м,

l_г = 1,05·6·40 = 252 м.

Периметр будинку = 2 (18 + 6) = 48 м.

Обчислюємо опір розтіканню струму горизонтального стержня Rг. У випадку горизонтального смугового заземлювача розрахунок виконується по формулі(1.15):

де ρ – розрахунковий питомий опір ґрунту, Ом·м; l – довжина горизонтальної смуги, м; b – ширина смуги, м; t – відстань від поверхні ґрунту до середини ширини горизонтальної смуги, м;

Рисунок 1.3 – Схема заглиблення полоси

Вибираємо коефіцієнти використання вертикальних стержнів (η_в) і горизонтальної смуги (η_г) з урахуванням числа вертикальних стержнів (п) і відношення відстані між стержнями (а) до їх довжини (l_в) таблиця 1.6–1.7.

; η_г = 0,29; η_в = 0,58.

Розрахуємо еквівалентний опір розтіканню струму групового заземлювача(1.19):

,

де R_в, R_г – відповідно опори вертикального стержня й горизонтальної смуги, Ом; η_в, η_г – відповідно коефіцієнти використання вертикальних стержнів і горизонтальної смуги, Ом; n – кількість вертикальних стержнів.

Отриманий опір розтіканню струму групового заземлителя не повинне перевищувати необхідний опір

R_гр ≤ R_ш.з.

1,95 < 2,04.

Тобто отриманий опір задовольняє необхідній умові.

Таким чином, ми визначили основні конструктивні параметри заземлювача, при яких опір розтікання струму обраного групового заземлювача (R_гр) не перевищує необхідного опору (R_ш).

Таблиця 1.9 – Варіанти вихідних даних до розрахунку захисного заземлення приклада № 2

№ вар.	Розміри об'єкта, що захищається, м		Ґрунт	Кліматичні зони (вологість нормальна)	Rпр., Ом	Довжина кабельних ліній lк.л., км	Довжина повітряних ліній lв.л., км
	L	B
1	2	3	4	5	6	7	8
1	12	19	Глина	I	15	15	20
2	14	22	Пісок	II	16	17	22
3	16	24	Супісок	III	17	18	28
4	11	22	Суглинок	IV	18	15	19
5	12	24	Пісок	I	19	14	22
6	13	26	Глина	II	20	13	19
7	15	25	Суглинок	III	21	15	26
8	10	20	Супісок	IV	19	16	22
9	11	22	Суглинок	I	17	17	20
10	13	19	Пісок	II	16	18	24
11	14	23	Глина	III	15	14	21
12	15	30	Супісок	IV	14	15	26
13	13	27	Суглинок	I	16	14	20
14	12	28	Глина	II	17	16	21
15	14	26	Пісок	III	21	17	22
16	13	25	Глина	IV	22	18	24
17	16	30	Суглинок	I	20	19	20
18	15	27	Пісок	II	17	20	22
19	14	22	Супісок	III	19	22	24
20	13	29	Суглинок	IV	21	14	17
21	12	25	Пісок	I	20	15	26
22	14	26	Суглинок	II	18	16	24
23	17	30	Глина	III	17	17	30
24	14	26	Супісок	IV	16	18	21
25	15	28	Пісок	I	15	19	26