Решение Задачи: Расчет Заземления 6/0,4 кВ

Задание 1. Расчет защитного заземления Дано: Вариант: 10 Напряжение: \( 6/0,4 \) кВ Длина вертикального электрода \( l_в = 3 \) м Диаметр электрода \( d = 12 \) мм = \( 0,012 \) м Сечение горизонтальной полосы: \( 6 \times 48 \) мм Грунт: супесь Климатическая зона: II Решение: 1. Определение расчетного удельного сопротивления грунта. Для супеси среднее удельное сопротивление \( \rho = 150 \) Ом·м. Согласно таблице 2, для II климатической зоны коэффициент сезонности для вертикального электрода \( \psi_в = 1,65 \) (среднее между 1,5 и 1,8), для горизонтального \( \psi_г = 4,0 \) (среднее между 3,5 и 4,5). Расчетное сопротивление для вертикального электрода: \[ \rho_{расч.в} = \rho \cdot \psi_в = 150 \cdot 1,65 = 247,5 \text{ Ом}\cdot\text{м} \] Расчетное сопротивление для горизонтального электрода: \[ \rho_{расч.г} = \rho \cdot \psi_г = 150 \cdot 4,0 = 600 \text{ Ом}\cdot\text{м} \] 2. Определение допустимого сопротивления заземляющего устройства. Для установки \( 0,4 \) кВ (сеть 380/220 В) при удельном сопротивлении грунта свыше 100 Ом·м, согласно таблице 3: \[ R_{доп} = 0,3 \cdot \rho = 0,3 \cdot 150 = 45 \text{ Ом} \] Однако, согласно ПУЭ, для электроустановок до 1000 В с глухозаземленной нейтралью \( R_{доп} \) не должно превышать 4 Ом. Примем \( R_{доп} = 4 \) Ом. 3. Сопротивление одного вертикального электрода. Принимаем глубину заложения (расстояние от поверхности до середины электрода) \( h = 0,7 + l_в / 2 = 0,7 + 1,5 = 2,2 \) м. \[ R_в = \frac{\rho_{расч.в}}{2 \cdot \pi \cdot l_в} \cdot \left( \ln\frac{2 \cdot l_в}{d} + \frac{1}{2} \ln\frac{4 \cdot h + l_в}{4 \cdot h - l_в} \right) \] \[ R_в = \frac{247,5}{2 \cdot 3,14 \cdot 3} \cdot \left( \ln\frac{2 \cdot 3}{0,012} + \frac{1}{2} \ln\frac{4 \cdot 2,2 + 3}{4 \cdot 2,2 - 3} \right) \] \[ R_в \approx 13,14 \cdot (6,21 + 0,35) \approx 86,2 \text{ Ом} \] 4. Определение необходимого количества вертикальных электродов. При предварительном расчете без учета горизонтального соединителя: \[ n = \frac{R_в}{R_{доп} \cdot \eta_в} \] Примем коэффициент использования \( \eta_в = 0,9 \). \[ n = \frac{86,2}{4 \cdot 0,9} \approx 24 \text{ шт} \] 5. Сопротивление горизонтального электрода (полосы). Длина полосы \( L \approx 1,05 \cdot a \cdot n \), где \( a \) — расстояние между стержнями (примем \( a = 3 \) м). \[ L = 1,05 \cdot 3 \cdot 24 = 75,6 \text{ м} \] Ширина полосы \( b = 48 \) мм = \( 0,048 \) м. \[ R_г = \frac{\rho_{расч.г}}{2 \cdot \pi \cdot L} \cdot \ln\frac{2 \cdot L^2}{b \cdot h} \] \[ R_г = \frac{600}{2 \cdot 3,14 \cdot 75,6} \cdot \ln\frac{2 \cdot 75,6^2}{0,048 \cdot 0,7} \approx 1,26 \cdot 12,7 \approx 16 \text{ Ом} \] 6. Уточненное количество электродов. С учетом проводимости полосы (\( \eta_г \approx 0,4 \)): \[ R_{в.общ} = \frac{R_{доп} \cdot R_г \cdot \eta_г}{R_г \cdot \eta_г - R_{доп}} = \frac{4 \cdot 16 \cdot 0,4}{16 \cdot 0,4 - 4} = \frac{25,6}{2,4} \approx 10,6 \text{ Ом} \] \[ n_{уточ} = \frac{R_в}{R_{в.общ} \cdot \eta_в} = \frac{86,2}{10,6 \cdot 0,9} \approx 9 \text{ шт} \] Ответ: Для обеспечения защиты необходимо установить 9 вертикальных электродов длиной 3 м, соединенных стальной полосой.