Защитное заземление – преднамеренное соединение с землей частей оборудования, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации, но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки.

Согласно «Правилам устройства электроустановок» сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать: 10 Ом при мощности трансформатора (генератора) Nтр < 100 кВт × А; 4 Ом при Nтр > 100 кВт × А; 0,5 Ом – в установках напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (более 500А).

Необходимо рассчитать заземляющее устройство для заземления электродвигателя серии 4А напряжением U = 380 В в трехфазной сети с изолированной нейтралью при следующих исходных данных: грунт – суглинок с удельным сопротивлением r = 100 Ом × м; в качестве заземлителей приняты стальные трубы диаметром d = 0,02 м и длиной l = 1,5 м, располагаемые вертикально и соединенные на сварке стальной полосой 40*4 мм; мощность электродвигателя серии А4200М2 U = 30 кВт, n = 3000 мин-1; мощность трансформатора принята

250 кВ × А, требуемое по нормам допускаемое сопротивление заземляю

щего устройства [r3] £ 4 Ом.

Рисунок 11.1 - Принципиальная схема защитного заземления

По схеме защитного заземления показанного на рисунке 11.1 определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя RB, Ом, по формуле:

где: t – расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта, м;

l, d – длина и диаметр стержневого заземлителя, м.

Расчетное удельное сопротивление грунта рассчитывается по формуле:

где: y - коэффициент сезонности, учитывающий возможность повышения сопротивления грунта в течении года

Согласно [11] принимаем y = 1,7 для I климатической зоны. Тогда:

Определяем сопротивление стальной полосы, соединяющей стержневые заземлители:

где: l – длина полосы, м;

t – расстояние от полосы до поверхности земли, м

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта r’расч при использовании соединительной полосы в виде горизонтального электрода длиной 50м. При длине полосы в 50м [11], y’ = 5,9. Тогда:

Определяем ориентировочное число n одиночных стержневых заземлителей по формуле:

Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями равным 2 l. По таблице 3,2 и 3,3 [11] найдем действительные значения коэффициента использования hВ и hГ, исходя из принятой схемы размещения вертикальных заземлителей, hВ = 0,66, hГ = 0,39.

Определяем необходимое количество вертикальных заземлителей по формуле:

Вычисляем общее расчетное сопротивление заземляющего устройства R с учетом соединительной полосы: