Предмет: Электротехника
Раздел: Заземление электрических установок
Задание:
Необходимо спроектировать защитное заземление оборудования лаборатории. Дан исходный набор данных по трансформатору, климатической зоне, типу грунта, размещению заземлителей и другим параметрам. Необходимо рассчитать параметры заземления, обеспечивающие безопасную эксплуатацию оборудования с учётом сопротивления заземления и других характеристик системы.
Шаг 1: Анализ задания и исходных данных
В качестве примера для расчёта возьмем вариант 27:
- Мощность трансформатора: 630 кВА
- Климатическая зона: II
- Грунт: Суглинок
- Расположение вертикальных заземлителей: В ряд
- Диаметр вертикальных заземлителей: 40 мм
Шаг 2: Методика расчета заземления
- Определение сопротивления трансформатора \( Z_{т} \): Значение сопротивления трансформатора в Ом определяется в зависимости от его мощности. Для этого можно использовать упрощенные формулы расчета или таблицы для конкретной мощности. В данном случае, мощность трансформатора — 630 кВА, что даёт \( Z_{т} \) в районе нескольких ом.
- Расчет тока короткого замыкания \( I_k \): Ток короткого замыкания зависит от мощности трансформатора и напряжения сети. Формула:
\[ I_k = \frac{S}{\sqrt{3} \cdot U_н} \]
Где:
- \( S \) — мощность трансформатора (630 кВА),
- \( U_н \) — номинальное напряжение сети (380 В).
Рассчитаем:
\[ I_k = \frac{630 \cdot 10^3}{\sqrt{3} \cdot 380} ≈ 957.57 \, \text{А} \]
- Определение необходимого сопротивления заземления \( R_{заземления} \): Сопротивление заземления рассчитывается на основе допустимого значения утечки тока. Обычно для безопасной эксплуатации необходимо, чтобы сопротивление заземления \( R_{z} \) не превышало 10 Ом (для систем 380 В).
- Выбор материалов и конструкции заземления:
- Тип грунта: Суглинок — его удельное сопротивление выше, чем у более влажных типов грунта, поэтому заземляющие элементы требуется располагать на большей глубине или увеличить количество вертикальных заземлителей.
- Вертикальные заземлители: В данном варианте используются стальные трубы диаметром 40 мм в ряд. Чем длиннее и толще заземлитель, тем лучше его проводимость.
- Для соединительной полосы используется: стальная шина сечением 40×4 мм.
Шаг 3: Итоговое проектирование
- Вертикальные заземлители: Стальные трубы диаметром 40 мм, расположенные в ряд.
- Соединительная полоса: Стальная шина сечением 40×4 мм.
- Глубина заземления: Необходимо углубить заземлители на 0,8 м, как указано в задании.
- Расположение заземлителей: Восемь труб, соединённых в ряд, что важно для эффективного снижения сопротивления.
Шаг 4: Проверка сопротивления заземления
Убедимся, что сопротивление заземления не превышает нормативное значение (10 Ом). Для этого можно использовать специальные формулы или компьютерные программы, учитывающие электропроводность грунта и параметры системы.
Заключение:
Рассчитано защитное заземление для лаборатории с трансформатором мощностью 630 кВА. Вертикальные заземлители установлены в ряд, сопротивление системы должно быть ниже требуемых 10 Ом для безопасной эксплуатации оборудования.