Vertikaler Erdungsstab aus Rundstahl. Berechnung von Erdungsgeräten

Eine gut ausgestattete Erdung findet sich heute in fast jedem Haushalt. Und das ist nicht verwunderlich, denn es bietet sicheres Arbeiten elektrische Ausrüstung und Verkabelung selbst. In diesem Artikel werden wir darüber sprechen wichtiges Element, als Erdungsleiter.

Es ist bekannt, dass die Erdungsstruktur ohne ein solches Element nicht existieren kann, geschweige denn ihre zugewiesenen Aufgaben erfüllen kann.

Ein Erdungsleiter ist ein Metallleiter oder ein verstärkter Stift, der bis zur erforderlichen Tiefe in den Boden gegraben wird. Sie kann allein oder in Kombination mit anderen Elektroden, beispielsweise im Dreieckskreis, arbeiten. Die Hauptfunktion dieses Elements besteht darin, Hochspannungsstrom zu kontaktieren, seine optimale Funktionalität kann jedoch nur beurteilt werden, wenn der Widerstand bestimmt wird.

Horizontale und vertikale Erdungsleiter

Beachten Sie! Der Erdungswiderstand muss sehr gering sein. Nur so können Sie sich verlassen kompletter Schutz Stromkreis zu Hause.

Nachdem wir uns für die Frage entschieden haben, was als Erdungselektrode bezeichnet wird, wollen wir mit der Untersuchung ihrer Typen fortfahren.

Arten von Erdungsleitern: Feinheiten ihrer Verwendung

Jeder Elektrodentyp hat einen bestimmten Zweck, den wir berücksichtigen werden:

• Eine Tiefenerdung ist eine Konstruktion, die eine komplexe Installation erfordert, aber viele Vorteile bietet. Zu den Merkmalen dieser Art von Elektroden gehört, dass ihre Installation viel Zeit in Anspruch nimmt. wenig Platz als eine Standard-Erdschleife. Die Wirksamkeit dieses Leiters wurde an Orten mit dem niedrigsten Bodenwiderstand nachgewiesen. Heute in Vorschriften Es ist vorgeschrieben, dass im Keller und Erdgeschoss ein gleichartiges Element verwendet werden kann.

Wichtig! Der Einbau einer Tiefenerderelektrode sollte ausschließlich mit Hilfe von Bohrgeräten erfolgen.

Für häusliche Bedingungen ist die Verwendung vertikaler Erdungsleiter die ideale Lösung, was über die industrielle Richtung nicht gesagt werden kann. Hier empfiehlt sich hingegen der Einbau einer Anodenelektrode. Es dient zum Schutz von Rohrleitungen und unterirdische Bauwerke. Tatsächlich ist das Material recht zuverlässig und korrosionsbeständig.

Merkmale der elektrolytischen Erdung

Diese Art der Erdung wird effektiv in Gebieten mit Sand-, Permafrost- und felsigen Böden eingesetzt. Auch unter Bedingungen, bei denen der Boden einen hohen spezifischen Widerstand aufweist und für die Installation herkömmlicher Elektroden spezielle Ausrüstung erforderlich ist.

Wichtig! Wenn Sie Standardelektroden verwenden, um eine Erdungsschleife in sandigen und anderen Böden mit hohem Widerstand zu erzeugen, müssen Sie viele davon installieren (ca. 100).

Ein wenig über die Vorteile der elektrolytischen Erdung

Halbkugelförmige Erdungselektrode

Tatsächlich hat die elektrolytische Erdung, genau wie die Pin-Erdung, einige sehr wichtige Vorteile.

1. Dieser Elektrodentyp bietet einen minimalen Erdungswiderstand, der im Vergleich zu herkömmlichen Erdungselektroden bis zu zehnmal geringer ist.
2. Es besteht aus einer speziellen Mischung, die die Bildung von Korrosion verhindert.
3. Hat eine lange Lebensdauer. Wenn eine Erdungselektrode aus Stahl etwa 5 bis 7 Jahre hält, hält eine elektrolytische Erdungselektrode etwa 50 Jahre.
4. Für die Installation ist keine große Tiefe erforderlich; es reicht aus, eine Erdungselektrode in einer Tiefe von einem halben Meter zu installieren.

Funktionsprinzip der Elektrode

Das Hauptelement dieser Art der Erdung ist ein Rohr L-förmig. Es wird bis zu einer bestimmten Tiefe vorgetrieben, die mit einer Mischung aus Mineralsalzen vorgefüllt wird. Die Substanz nimmt Wasser aus dem umgebenden Boden auf, wodurch es zu einer Auswaschung und damit zur Bildung eines Elektrolyten kommt. Dann dringt dieselbe Elektrode in den Boden ein und erhöht so dessen Leitfähigkeit. Der spezifische Widerstand nimmt ab und infolgedessen nimmt das Gefrieren der Bodenschicht ab.

Nach Abschluss des Projekts taut häufig der Boden neben dem Gebäude auf. Leider ist dies sehr gefährlich für das Fundament und es besteht die Gefahr, dass sich das Haus setzt. Elektriker empfehlen daher, bei der Planung der elektrolytischen Erdung den Faktor der Gebäudeschädigung zu berücksichtigen und fordern daher eine Entfernung von Baustellen.

Bei starker Bodenvereisung ist es üblich, horizontale Elektroden zu verwenden. Sie sind erschwinglich und einfach zu installieren. Wann immer es jedoch möglich ist, mit Bohrgeräten zu arbeiten, ist es am besten, eine vertikale Erdungselektrode zu installieren.

Masseelektrode mit verkupferter Spitze

Wie überprüfe ich die Elektrode?

Elektrolytische Erdungsschalter erfordern eine regelmäßige Funktionsprüfung. Es wird alle 2-3 Jahre einmal gewartet. Hier ist es wichtig festzustellen, ob sich die Mischung in einen Elektrolyten verwandelt hat. Wenn sich ein Elektrolyt gebildet hat, ersetzen Sie die Mischung, d. h. fügen Sie hinzu neue Besetzung Salze Jede Elektrode wird auf die gleiche Weise überprüft, wenn mehr als eine vorhanden ist. Somit wird die Installation noch mehrere Jahre funktionieren.

Wichtig! Es reicht aus, die Elektrode mit Mineralsalzen zu füllen Gute Qualität, und es wird etwa 10-15 Jahre dauern. Aber die regelmäßige Wartung darf nicht vernachlässigt werden.

Gruppen- und Einzelerdungsleiter: Eigenschaften

Jeder einzelne Erdungsleiter- oder Erdungselektrodentyp hat seine eigenen Eigenschaften, die beim Entwurf einer Erdungsschleife unbedingt berücksichtigt werden müssen. Betrachten wir jeden von ihnen mit Auswahl:

Siehe Erdungsdiagramme mit Symbole unten.

Was ist Korrosion und welche Folgen hat sie für Erdungssysteme?

Schon in der Schule, nämlich aus dem Erdkundeunterricht, wissen wir, dass Korrosion eine natürliche zerstörerische Wirkung auf die Umwelt ist Metallgegenstände und ihre Schalen, die lange im Boden bleiben. Am häufigsten tritt ein solcher Materialfehler an Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit auf.

Korrosion tritt in der Regel nach 9–10 Jahren Nutzung auf Metallstruktur und hat bestimmte Konsequenzen für die Erdungseinrichtung. Beispielsweise führen große Schäden an der Erdungsschleife sowie das Vorhandensein von Rost zu einer Erhöhung des Widerstands.

Wichtig! In einem Bereich, in dem die Gefahr einer schnellen Korrosion besteht, empfiehlt es sich, Erdungsschleifenmaterialien aus Edelstahl zu verwenden.

Dies geschieht, wenn Korrosion unter den Mantel des Erdungsleiters eindringt, der zur Hauptschalttafel oder zum Transformator führt. In einer Situation wie dieser erfahrene Elektriker Es wird empfohlen, ein Korrosionsschutzschmiermittel zu verwenden. Manchmal werden die Gelenke behandelt

Bevor wir endlich zum Berechnungsteil der Erdung übergehen, noch ein paar Auszüge aus PUE 1.7:

1.7.15. Erdungselektrode – ein leitfähiges Teil oder eine Reihe miteinander verbundener leitfähiger Teile, die direkt oder über ein leitfähiges Zwischenmedium in elektrischem Kontakt mit der Erde stehen.

1.7.16. Ein künstlicher Erdungsleiter ist ein Erdungsleiter, der speziell für Erdungszwecke hergestellt wurde.

1.7.17. Natürliche Erdung – ein leitendes Teil eines Dritten, das direkt oder über ein leitendes Zwischenmedium in elektrischem Kontakt mit der Erde steht und zu Erdungszwecken verwendet wird.

1.7.18. Der Erdungsleiter ist ein Leiter, der den geerdeten Teil (Punkt) mit der Erdungselektrode verbindet.

1.7.19. Erdungsgerät – eine Kombination aus Erdungsleitern und Erdungsleitern.

1.7.20. Nullpotentialzone (relative Erde) – Teil der Erde, der sich außerhalb der Einflusszone einer Erdungselektrode befindet, elektrisches Potenzial was gleich Null angenommen wird.

1.7.21. Die Ausbreitungszone (örtliche Erde) ist die Erdungszone zwischen der Erdungselektrode und der Nullpotentialzone.

Unter dem im Kapitel verwendeten Begriff „Boden“ ist der Boden in der Ausbreitungszone zu verstehen.

Entschlüsseln wir einige der oben erwähnten Begriffe: Wenn ein Strom durch die Erdungselektrode fließt, entstehen Potentiale an der Erdungselektrode selbst und an Punkten der Erde, die sich in unmittelbarer Nähe dazu (relativ zu einem unendlich entfernten Punkt) befinden Die Verteilung ist in Abb. dargestellt. 1. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit der Entfernung vom Ort der Erdungselektrode das Potential abnimmt, da der Erdquerschnitt, durch den der Strom fließt, zunimmt. An weiter entfernten Punkten liegen die Potentiale nahe bei Null. Somit können Punkte, die ausreichend weit von der Erdungselektrode entfernt sind und deren Potentiale praktisch gleich Null sind, als Punkte mit Nullpotential dienen. Normalerweise reicht ein Abstand von mehreren zehn Metern aus. Die Steilheit der Potentialverteilungskurve hängt von der Leitfähigkeit des Bodens ab: Je höher die Leitfähigkeit des Bodens, desto flacher die Kurve, desto weiter entfernt liegen die Nullpotentialpunkte.

Der Widerstand, den die Erde dem Strom entgegensetzt, wird genannt Widerstand verbreiten. In der Praxis wird der Ausbreitungswiderstand nicht dem Boden, sondern der Erdungselektrode zugeschrieben, und der abgekürzte bedingte Begriff „ Bodenwiderstand». Bodenwiderstand ( Rzm) wird durch das Spannungsverhältnis bestimmt ( Uzm) an der Erdungselektrode relativ zum Punkt des Nullpotentials zum Strom ( Ich messe), der durch die Erdungselektrode fließt, so die Hauptberechnung Schutzerdung kommt es darauf an, den Stromausbreitungswiderstand der Erdungselektrode zu bestimmen. Dieser Widerstand hängt von der Größe und Anzahl der Erdungsleiter, dem Abstand zwischen ihnen, ihrer Tiefe und der Leitfähigkeit des Bodens ab.

Auswahl eines Schemas für Erdungsberechnungen:

In einer Reihe oder einem Stromkreis (wir werden uns später mit der einzelnen Erdung befassen, siehe ) wird durchgeführt, um den Widerstand der im Betrieb aufzubauenden Erdung, ihre Abmessungen, Form und Konstruktionsteile zu bestimmen. Ein Reihen- oder Erdungskreis besteht aus vertikalen Erdungsleitern, horizontalen Erdungsleitern und einem Erdungsleiter. Vertikale Erdungselektroden werden bis zu einer bestimmten Tiefe in den Boden eingegraben.

Horizontale Erdungsleiter verbinden vertikale Erdungsleiter miteinander. Der Erdungsleiter verbindet die Erdungsschleife direkt mit der Schalttafel.

Die Abmessungen und die Anzahl dieser Erdungsleiter, der Abstand zwischen ihnen, der Bodenwiderstand – alle diese Parameter hängen für die Berechnung direkt vom Erdungswiderstand ab. Unten im Diagramm Abb. In Abb. 2 sind die gebräuchlichsten vertikalen künstlichen Erdungselektroden (Elektroden) dargestellt – im Dreieck, in einer Reihe und entlang der Erdungskontur:

Reis. 2

Reis. 3

Formeln zur Berechnung der Erdung:

Die Hauptberechnung der Schutzerdung besteht darin, den Stromausbreitungswiderstand der Erdungselektrode zu bestimmen. Dieser Widerstand hängt von der Größe und Anzahl der Erdungsleiter, dem Abstand zwischen ihnen, ihrer Tiefe und der Leitfähigkeit des Bodens ab.

Der Zweck der Erdungsberechnung besteht darin, die Anzahl der Erdungsstäbe und die Länge des sie verbindenden Streifens zu bestimmen.

Um ein rundes Metall (Stab, Rohr) in einen Streifen umzuwandeln: b = 2 d, wobei b die Breite des Streifens in m, d der Durchmesser des Stabes, Rohrs in m und dementsprechend pro Windung der Durchmesser ist des Streifens: d = 0,5 b; um die Ecke in Durchmesser umzuwandeln: d = 0,95 b, wobei b die Breite des Eckflansches in m ist.

1. Der Abstand zwischen den Erdungsstäben ergibt sich aus dem Verhältnis ihrer Längen (siehe Abb. 2), also:

a = 1xL; a = 2xL; a = 3xL

Wo, A — Abstände zwischen Erdungen; L - Länge des Stabes (Elektrode), Verhältnis 1 - 3.

2. Stromausbreitungswiderstand einer vertikalen Erdungselektrode (Stab):

Wo, ρ Gl — Der äquivalente Bodenwiderstand wird anhand der Formel berechnet: ρ eq = Ψ ρ, Ψ — Multiplikationsfaktor Klimazone , ρ — Bodenwiderstand Ohm m; L – Stablänge, m; D - sein Durchmesser, m; T – Abstand von der Erdoberfläche bis zur Mitte des Stabes, m. (siehe Abb. 3, h 1 = 0,5l + t), H- Dicke der obersten Bodenschicht bei heterogenem Boden (zwei Schichten).Unten in Abb. 4 Formeln und Elektrodenpositionen für Berechnungen mit Logarithmen:

Reis. 4 (ca. wobei h 1 = T)

3. In heterogenen Böden (zweischichtig) wird der äquivalente Bodenwiderstand durch die Formel ermittelt:

Wo - Ψ — saisonaler Klimakoeffizient (Tabelle 5); ρ 1, ρ 2 – spezifischer Widerstand der oberen bzw. unteren Bodenschicht, Ohm m (siehe Tabelle 5); H – Dicke der obersten Bodenschicht, m; t - Tiefe der vertikalen Erdelektrode (Grabentiefe) t = 0,5 - 0,8 m.

4. Die Anzahl der erforderlichen Erdungsleiter wird durch die Formeln bestimmt:

4.1 durch die Näherungsmethode (wir werden später in Beispielen erklären, wie diese Methode verwendet wird):

wobei k isp – das Verhältnis des Abstands zwischen den Erdungsstäben (siehe Punkt 1), R 1 = R 0 – (siehe Punkt 2), R nor – regulatorischen Anforderungen Widerstand (PUE 1.7.101. oder 1.7.103. siehe Seite ).

4.2 anhand von Tabellen (ohne Berücksichtigung des horizontalen Erdungswiderstands):

wobei Ψ der Saisonalitätskoeffizient der vertikalen Erdungselektrode ist (siehe Tabelle 6, Seite ); R n – normalisierter Widerstand gegen Stromausbreitung des Erdungsgeräts, siehe Tabelle 8 unten):

Tabelle 8

Gepostet am 30.11.2011 (gültig bis 30.11.2012)

Bei der Berechnung von Erdungsgeräten kommt es hauptsächlich auf die Berechnung des Erdungsleiters selbst an, da Erdungsleiter in den meisten Fällen entsprechend den Bedingungen der mechanischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gemäß PTE und PUE akzeptiert werden. Die einzigen Ausnahmen sind Installationen mit einer Fernerdungseinrichtung. In diesen Fällen werden die in Reihe geschalteten Widerstände der Verbindungsleitung und der Erdungselektrode so berechnet, dass ihr Gesamtwiderstand den zulässigen Wert nicht überschreitet.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Berechnung von Erdungsgeräten für die Polar- und Nordostregionen unseres Landes gelegt werden. Sie zeichnen sich durch Permafrostböden aus, deren Oberflächenschichten einen um ein bis zwei Größenordnungen höheren spezifischen Widerstand aufweisen als unter normalen Bedingungen. Mittelzone DIE UDSSR.

Die Berechnung des Widerstands von Erdungsleitern in anderen Regionen der UdSSR erfolgt in der folgenden Reihenfolge:

1. Der gemäß PUE geforderte zulässige Widerstand der Erdungseinrichtung r ZM wird ermittelt. Wenn die Erdungsvorrichtung mehreren Elektroinstallationen gemeinsam ist, ist der berechnete Widerstand der Erdungsvorrichtung am geringsten erforderlich.

2. Der erforderliche Widerstand der künstlichen Erdelektrode wird unter Berücksichtigung der Verwendung parallel geschalteter natürlicher Erdelektroden aus den Ausdrücken ermittelt

(8-14)

wobei r зм der zulässige Widerstand der Erdungsvorrichtung gemäß Abschnitt 1 ist, R und der Widerstand der künstlichen Erdungsvorrichtung; Wiederstand natürliche Erdung. Der berechnete Bodenwiderstand wird unter Berücksichtigung zunehmender Faktoren ermittelt, die das Austrocknen des Bodens im Sommer und das Gefrieren im Winter berücksichtigen.

Wenn keine genauen Daten zum Boden vorliegen, können Sie die Tabelle verwenden. 8-1 zeigt durchschnittliche Bodenwiderstandsdaten, die für vorläufige Berechnungen empfohlen werden.

Tabelle 8-1

Durchschnittlicher Widerstand von Böden und Gewässern, empfohlen für vorläufige Berechnungen

Notiz. Der spezifische Widerstand von Böden wird bei einer Feuchtigkeit von 10-20 % der Bodenmasse bestimmt

Um zuverlässigere Ergebnisse zu erhalten, werden Widerstandsmessungen durchgeführt warme Zeit Jahr (Mai - Oktober) in der zentralen Zone der UdSSR. Auf den Messwert des Bodenwiderstands werden je nach Bodenbeschaffenheit und Niederschlagsmenge Korrekturfaktoren k unter Berücksichtigung der Änderung durch Austrocknung und Gefrieren des Bodens eingeführt, d.h. P cal = P k

4. Der Ausbreitungswiderstand einer vertikalen Elektrode R v.o. wird bestimmt. Formeltabelle. 8-3. Diese Formeln gelten für Stabelektroden aus Rundstahl oder Rohren.

Bei Verwendung von Vertikalelektroden aus Winkelstahl wird anstelle des Rohrdurchmessers der aus dem Ausdruck berechnete äquivalente Durchmesser des Winkels in die Formel eingesetzt

(8-15)

wobei b die Breite der Seiten der Ecke ist.

5. Die ungefähre Anzahl der vertikalen Erdungsleiter wird anhand eines zuvor akzeptierten Auslastungsfaktors ermittelt

(8-16)

wo R v.o. - Ausbreitungswiderstand einer vertikalen Elektrode, definiert in Abschnitt 4; R und ist der erforderliche Widerstand der künstlichen Erdungselektrode; K i,v,zm – Ausnutzungskoeffizient der vertikalen Erdungsleiter.

Tabelle 8-2

Der Wert des zunehmenden Koeffizienten k für verschiedene Klimazonen

Die Nutzungskoeffizienten vertikaler Erdungsleiter sind in der Tabelle angegeben. 8-4 bei Anordnung in einer Reihe und in einer Tabelle. 8-5 beim Platzieren entlang der Kontur

6. Der Ausbreitungswiderstand horizontaler Elektroden Rg wird anhand der Formeln in der Tabelle bestimmt. 8-3. Die Nutzungskoeffizienten horizontaler Elektroden für die bisher akzeptierte Anzahl vertikaler Elektroden werden gemäß der Tabelle ermittelt. 8-6 bei Reihenanordnung der Vertikalelektroden und entsprechend der Tabelle. 8-7, wenn vertikale Elektroden entlang der Kontur angeordnet sind.

7. Der erforderliche Widerstand der vertikalen Elektroden wird unter Berücksichtigung der Leitfähigkeit der horizontalen Verbindungselektroden aus den Ausdrücken angegeben

(8-17)

wobei R g der Ausbreitungswiderstand horizontaler Elektroden gemäß Absatz 6 ist; R und ist der erforderliche Widerstand der künstlichen Erdungselektrode.

Tabelle 8-3

Formeln zur Bestimmung des Widerstands gegen Stromausbreitung verschiedener Erdungselektroden

Tabelle 8-4

Nutzungsfaktoren für vertikale Erdungselektroden, K und, v, zm, in Reihe angeordnet, ohne Berücksichtigung des Einflusses horizontaler Koppelelektroden

Tabelle 8-5

Nutzungskoeffizienten der vertikalen Erdungselektroden, K und, v, zm, entlang der Kontur platziert, ohne Berücksichtigung des Einflusses horizontaler Kommunikationselektroden

Tabelle 8-6

Ausnutzungsfaktoren K und, g, zm der horizontalen Verbindungselektroden in einer Reihe vertikaler Elektroden

Tabelle 8-7

Ausnutzungsfaktoren K und g, zm der vertikalen Verbindungselektroden in einem Stromkreis vertikaler Elektroden

8. Die Anzahl der Vertikalelektroden wird unter Berücksichtigung der Ausnutzungsfaktoren gemäß Tabelle festgelegt. 8-4 und 8-5:

Die Anzahl der vertikalen Elektroden wird aus den Platzierungsbedingungen endgültig übernommen.

9. Für Installationen über 1000 Vs hohe Ströme Im Erdschlussfall wird der Wärmewiderstand der Anschlussleiter nach Formel (8-11) überprüft.

Beispiel 1. Es ist erforderlich, das Konturerdungssystem eines 110/10-kV-Umspannwerks mit folgenden Daten zu berechnen: Der höchste Strom durch die Erdung bei Erdschlüssen auf der 110-kV-Seite beträgt 3,2 kA, der höchste Strom durch die Erdung bei Erdschlüssen auf der 110-kV-Seite 10-kV-Seite beträgt 42 A; Der Boden auf der Baustelle des Umspannwerks besteht aus Lehm. Klimazone 2; Als Erdung kommt zusätzlich ein Kabeltragsystem mit einem Erdungswiderstand von 1,2 Ohm zum Einsatz.

Lösung 1. Für die 110-kV-Seite ist ein Erdungswiderstand von 0,5 Ohm erforderlich. Für die 10-kV-Seite ergibt sich nach Formel (8-12):

wobei die berechnete Bemessungsspannung an der Erdungseinrichtung U mit 125 V angenommen wird, da die Erdungseinrichtung auch für Umspannwerksanlagen mit Spannungen bis 1000 V verwendet wird.

Somit wird der berechnete Widerstand mit rzm = 0,5 Ohm angenommen.

2. Der Widerstand des künstlichen Erdungssystems wird unter Berücksichtigung der Verwendung eines Kabeltragsystems berechnet

3. Empfohlen für vorläufige Berechnungen ist der spezifische Widerstand des Bodens am Aufstellungsort der Erdungselektrode (Lehm) gemäß Tabelle. 8-1 beträgt 1000 Ohm m. Die steigenden Koeffizienten k für horizontal ausgedehnte Elektroden in einer Tiefe von 0,8 m betragen 4,5 und dementsprechend 1,8 für vertikale Stabelektroden mit einer Länge von 2 bis 3 m und einer Tiefe ihrer Spitze von 0,5 bis 0 . 8 m.

Berechnete spezifische Widerstände: für horizontale Elektroden P calc.g = 4,5x100 = 450 Ohm m; für vertikale Elektroden berechnet in = 1,8x100 = 180 Ohm m.

4. Der Ausbreitungswiderstand einer vertikalen Elektrode wird bestimmt – Winkel Nr. 50 2,5 m lang, wenn sie 0,7 m unter der Erdoberfläche eingetaucht wird, anhand der Formel aus der Tabelle. 8-3:

wobei d= d y,ed= 0,95; b = 0,95x0,95 = 0,0475 m; t =0,7 + 2,5/2 = 1,95 m;

5. Die ungefähre Anzahl der vertikalen Erdungsleiter wird mit einem zuvor akzeptierten Auslastungsfaktor K und in zm = 0,6 bestimmt:

6. Der Ausbreitungswiderstand von horizontalen Elektroden (40x4 mm2 Streifen), die an den oberen Enden der Ecken angeschweißt sind, wird bestimmt. Der Ausnutzungsgrad des Verbindungsstreifens im Stromkreis K und, g, zm mit der Anzahl der Ecken beträgt etwa 100 und das Verhältnis a/l = 2 gemäß Tabelle. 8-7 entspricht 0,24. Widerstand gegen Streifenausbreitung entlang des Konturumfangs (l = 500 m) gemäß der Formel aus der Tabelle. 8-3 entspricht:

7. Verbesserter Widerstand der vertikalen Elektroden

8. Die angegebene Anzahl der Vertikalelektroden wird mit dem aus der Tabelle übernommenen Ausnutzungskoeffizienten K u, r, zm = 0,52 ermittelt. 8-5 mit n = 100 und a/l = 2:

116 Ecken werden schließlich akzeptiert.

Zusätzlich zum Stromkreis ist auf dem Territorium ein Gitter aus Längsstreifen installiert, das sich in einem Abstand von 0,8 bis 1 m von der Ausrüstung befindet und alle 6 m Querverbindungen aufweist sowie entlang der Ränder der Schaltung werden vertiefte Streifen verlegt. Diese nicht berücksichtigten horizontalen Elektroden verringern den gesamten Erdungswiderstand, ihre Leitfähigkeit geht in den Sicherheitsbereich.

9. Der Wärmewiderstand des 40 × 4 mm 2 großen Streifens wird überprüft.

Mindeststreifenquerschnitt basierend auf den thermischen Widerstandsbedingungen unter Kurzschlussbedingungen. zur Erde in Formel (8-11) bei der gegebenen Kurzschlussstromflusszeit. tп = 1,1 ist gleich:

Somit erfüllt ein Streifen von 40 × 4 mm 2 die Wärmewiderstandsbedingung.

Beispiel 2. Es ist erforderlich, die Erdung einer Unterstation mit zwei 6/0,4-kV-Transformatoren mit einer Leistung von 400 kVA mit folgenden Daten zu berechnen: Der maximale Strom durch die Erdung beträgt bei einem Erdschluss auf der 6-kV-Seite 18 A; der Boden auf der Baustelle besteht aus Lehm; Klimazone 3; Als Erdung dient zusätzlich eine Wasserversorgung mit einem Ausbreitungswiderstand von 9 Ohm.

Lösung. Es ist geplant, ein Erdungssystem mit zu errichten draußen das Gebäude, an das das Umspannwerk angrenzt, mit in einer Reihe angeordneten vertikalen Elektroden von 20 m Länge; Material - Rundstahl mit einem Durchmesser von 20 mm, Tauchverfahren - einschraubbar; Die oberen Enden der vertikalen Stäbe, die bis zu einer Tiefe von 0,7 m eingetaucht sind, sind mit einer horizontalen Elektrode aus demselben Stahl verschweißt.

1. Für die 6-kV-Seite ist ein Erdungswiderstand erforderlich, bestimmt durch Formel (8-12):

Dabei wird davon ausgegangen, dass die Auslegungsspannung an der Erdungsvorrichtung 125 V beträgt, da die Erdungsvorrichtung für die 6- und 0,4-kV-Seiten gemeinsam ist.

Laut PUE sollte der Erdungswiderstand 4 Ohm nicht überschreiten. Somit beträgt der berechnete Erdungswiderstand rzm = 4 Ohm.

2. Der Widerstand des künstlichen Erdungssystems wird unter Berücksichtigung der Verwendung eines Wasserversorgungssystems als paralleler Erdungszweig berechnet

3. Für die Berechnungen wird der Bodenwiderstand am Standort der Erdungskonstruktion (Lehm) gemäß Tabelle empfohlen. 8-1 ist 70 Ohm*m. Steigende Koeffizienten k für die 3. Klimazone gemäß Tabelle. 8-2 entspricht 2,2 für horizontale Elektroden in einer Tiefe von 0,7 m und 1,5 für vertikale Elektroden mit einer Länge von 2 bis 3 m und einer Tiefe ihres oberen Endes von 0,5 bis 0,8 m.

Berechnete Bodenwiderstände:

für horizontale Elektroden P calc.g = 2,2 × 70 = 154 Ohm*m;

für vertikale Elektroden P calc.v = 1,5x70 = 105 Ohm*m.

4. Der Ausbreitungswiderstand eines Stabes mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 2 m wird beim Eintauchen 0,7 m unter der Erdoberfläche nach der Formel aus der Tabelle ermittelt. 8-3:

5. Die ungefähre Anzahl der vertikalen Erdungsleiter wird anhand des zuvor akzeptierten Auslastungsfaktors K und bestimmt. B. zm = 0,9

6. Der Ausbreitungswiderstand einer horizontalen Elektrode aus Rundstahl mit einem Durchmesser von 20 mm, die an den oberen Enden der vertikalen Stäbe angeschweißt ist, wird bestimmt.

Der Nutzungskoeffizient einer horizontalen Elektrode in einer Stabreihe mit einer Anzahl von etwa 6 und dem Verhältnis des Stababstands zur Stablänge beträgt a/l = 20/5x2 = 2 gemäß Tabelle. 8-6 entspricht 0,85.

Der Ausbreitungswiderstand einer horizontalen Elektrode wird durch die Formel aus der Tabelle bestimmt. 8-3 und 8-8:

Tabelle 8-8

Widerstandserhöhungsfaktoren relativ zum gemessenen Widerstand Boden (oder Erdungswiderstand) für die mittlere Zone der UdSSR

Hinweise: 1) gilt für 1, wenn der Messwert P (Rx) etwa dem Minimalwert entspricht (der Boden ist nass – dem Messzeitpunkt gingen Niederschläge voraus). große Menge Niederschlag);

2) k2 wird angewendet, wenn der gemessene Wert P (Rx) ungefähr dem Durchschnittswert entspricht (Boden mit durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit – dem Messzeitpunkt ging eine geringe Niederschlagsmenge voraus);

3) k3 wird angewendet, wenn der Messwert P (Rx) ungefähr übereinstimmt Höchster Wert(Der Boden ist trocken – dem Messzeitpunkt ging eine geringe Niederschlagsmenge voraus).

7. Verbesserter Widerstand gegen die Ausbreitung vertikaler Elektroden

8. Die angegebene Anzahl der Vertikalelektroden wird anhand des Ausnutzungsfaktors K und ermittelt. B. zm = 0,83, übernommen aus Tabelle. 8-4 mit n = 5 und a/l = 20/2x4 = 2,5 (n = 5 statt 6 ergibt sich aus der Bedingung, die Anzahl der vertikalen Elektroden zu reduzieren und gleichzeitig die Leitfähigkeit der horizontalen Elektrode zu berücksichtigen)

Schließlich werden vier vertikale Stangen verwendet, wobei der Spreizwiderstand etwas geringer ist als der berechnete.

Auszug aus dem Industrial Power Supply Handbook

unter der allgemeinen Herausgeberschaft von A. A. Fedorov und G. V. Serbinovsky