Приклад 1. 1 занулення

Визначити потрібну кількість кутників розміром 50*50*5 мм завдовжки 3 м для влаштування заземлення трансформаторної підстанції. Заземлювач горизонтальний – сталева стрічка 40*4 мм. Відстань між кутниками 4.5. кутники забито по контуру підстанції. Глибина закладання горизонтального заземлювача 0,7 м. грунт – пісок з питомим опором ρгр = 300 Ом*м. Кліматична зона ІІ. Нормований опір заземлюючого пристрою Rзн = 4 Ом.

Розв’язок

1 Згідно з ПУЕ допустимий опір заземлюючого пристрою з урахуванням питомого опору грунту ρгр дорівнює

Ом

2 Опір розтіканню вертикального заземлювача

= Ом.

Тут d=0.95b; b -ширина полиці кутника; t/=to+0.5l=0.7+0.53=2.2 м; ρрозр.в=ρгрkc=300 1.7=510 (значення коефіцієнта сезонності для вертикальних електродів kc=1,7 визначено для кліматичної зони ІІ).

3 Кількість вертикальних заземлювачів nв=Rв/(ηвRи)=139,6/(0,6 12)=19,38, де ηв - коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів з урахуванням інтерполяції за табл.5 дорівнює 0,6.

Вважають, що кількість труб при цьому 139,6/12=12. Для встановлення беруть 20 кутників.

4 Довжина горизонтального заземлювача (стрічки) lг=1,05 nв а=1,05 4,5 20=94.5 м.

5 Опір розтіканню горизонтального заземлювача

Ом,

де ρрозр.г=ρгрk=300 4=1200 Ом м (значення коефіцієнта сезонності для горизонтальної стрічки kc =4 для кліматичної зони ІІ).

6 Дійсний опір розтіканню горизонтального заземлювача з урахуванням коефіцієнта використання ; ηг = 0,295 (див. табл. 7).

7 Опір розтіканню заземлювачів з урахуванням опору горизонтальному розтіканню заземлювача

8 Уточнена кількість вертикальних заземлювачів

Встановлюємо 17 вертикальних заземлювачів (кутників).

ЗАНУЛЕННЯ

Занулення – умисне електричне з’єднання з нульовим захисним провідником металевих не струмопровідних частин, які можуть бути під напругою.

Нульовий захисний провідник – провідник, який з’єднує занульовані частини з глухо заземленою нейтральною точкою джерела струму чи її еквівалентом.

Зона застосування занулення – трифазні мережі до 1000 В із заземленою нейтраллю, мережі постійного струму, якщо середня точка джерела заземлена, а також однофазні мережі змінного струму із заземленим виводом.

У разі пробою фази на металевий корпус електрообладнання виникає однофазне коротке замикання, що спричиняє швидке спрацювання захисту і тим самим автоматичне вимкнення пошкодженої установки від мережі живлення. Таким захистом є: плавкі запобіжники або максимальні автомати, установлені для захисту від струмів короткого замикання; автомати з комбінованим розціплювачем.

Швидке вимкнення пошкодженого електроприймача від мережі призводить до того, що дотикання персоналу до металевого корпусу, який є під напругою, буде короткочасним, що значно зменшить небезпеку ураження.

При замиканні на занулений корпус у мережі одного із фазних проводів виникає струм короткого замикання Іп01. Цей струм визначається фазною напругою джерела живлення Uф, опором мережі фазного zф і нульового проводів:

При належному виконанні занулення Іп01 повинен перевищувати струм спрацювання максимального струмового захисту Іср і тим самим забезпечувати спрацювання максимального струмового захисту і безпеку осіб, які мають контакт із зануленим електрообладнанням.

При виконанні занулення провідники кола «фаза-нуль» повинні бути вибрані так, щоби при замиканні на корпус виникав струм короткого замикання, який перевищує не менше як у три рази номінальний струм плавкої вставки найближчого запобіжника (у вибухонебезпечних приміщеннях не менше як у чотири рази).

Якщо установка захищена автоматом зі зворотно залежно. Від струму характеристикою, подібною до характеристики запобіжників, струм короткого замикання повинен перевищувати не менше як у три рази номінальний струм розчіплювача (у вибухонебезпечних приміщеннях не менше як у шість разів).

При захисті мереж автоматичними вимикачами, які мають тільки електромагнітний розціплював, опір кола «фаза-нуль» повинен бути такий, щоби був забезпечений струм короткого замикання, який дорівнює значенню уставки струму миттєвого спрацювання, помножений на коефіцієнт, який враховує розкид (за заводськими даними).

Якщо нема заводських даних для автоматів з номінальним струмом до 100 А кратність струму короткого замикання відносно значення уставки повинна дорівнювати 1,4, для автоматів з номінальним струмом понад 100 А кратність дорівнює 1,25. Виконання зазначених вимог забезпечує потрібну швидкодійність процесу захисту. При цьому повна провідність нульових захисних провідників у всіх випадках повинна бути не менша ніж 50 % провідності фазного провідника, що забезпечує потрібне зменшення напруги дотику до спрацювання захисту.

Як нульових захисних провідників правила рекомендують використовувати голі або ізольовані провідники, металеві конструкції будівель, фундаменти, сталеві труби електропроводок, алюмінієві оболонки кабелів, металеві кожухи та опорні конструкції шино проводів, металеві жолоби і лотки електроустановок, металеві стаціонарні відкрито прокладені трубопроводи усіх призначень крім трубопроводів горючих і вибухонебезпечних речовин, каналізацій та центрального опалення тощо.

Занулення розраховується: на вимикаючу здатність; безпечність дотику до корпусу при замиканні фази на землю (розрахунок заземлення нейтралі); безпеку дотику до корпусу при замиканні фази на корпус (розрахунок повторного заземлення нульового захисного провідника).

На вимикаючу здатність розраховують найвіддаленіші в електричному сенсі точки мережі, бо їм відповідає найменше значення струмів короткого замикання Іп01.

Якщо при розрахунку на вимикаючу здатність Іп01≥kІн, то розрахунок на вимикаючу здатність вважається закінченим.

Якщо Іп01< kІн, то треба збільшити переріз нульового захисного провідника і розрахунок повторити.

Розрахунок занулення на безпечний дотик до корпусу при замиканні фази на землю зводиться до розрахунку заземлення нейтральної точки трансформатора. Згідно з вимогами ПУЕ опір заземлення нейтралі джерела струму (генератора, трансформатора) у будь-якій порі року повинен бути не більшим як 8 Ом при напрузі 220/127 В, 4 Ом при напрузі 380/220 В і 2 Ом при 660/380 В.

При питомому електричному опорі землі ρ, який перевищує 100 Ом м, допускається збільшувати зазначені значення опору до значень ρ/100, але не більше як у 10 разів.

Розрахунок занулення на безпечність дотику до корпусу при замиканні фази на корпус зводиться до розрахунку повторного заземлення нульового провідника. Згідно з правилами загальний опір розтіканню заземлювачів (у тому числі звичайних) усіх повторних заземлень нульового робочого проводу кожної повітряної лінії передачі у будь-якій порі року повинен бути не більший як 5, 10 і 20 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380, 220 В джерела трифазного струму або 380, 220 і 127 В джерела однофазного струму. При цьому опір розтіканню заземлювача кожного із повторних заземлень повинен бути не більшим як 15, 30 і 60 Ом відповідно при тих самих напругах.

При питомому опорі землі ρ понад 100 Ом м допускається збільшувати зазначені норми у ρ/100, але не більше як у 10 разів. Згідно з ПУЕ повторні заземлення виконуються на кінцях повітряних ліній і їх відгалужень, а також на вводах у будинки, електроустановки яких підлягають зануленню.

Методика розрахунку кількості вертикальних і горизонтальних заземлювачів нейтралі джерела і повторних заземлень аналогічна розрахунку заземлення.

У деяких випадках при замиканні фази на корпус і відмові захисту (з причини несправності автоматичного вимикача, завищених уставок тощо) напруга корпусу відносно землі може існувати тривалий час. Для усунення небезпеки ураження людей струмом, яка при цьому виникає, треба, щоби напруга корпусу відносно землі не перевищувала допустимого значення напруги дотику Uпр.доп (табл. 1.8). Ця умова буде виконана при певному значенні опору повторного заземлення, яке можна знайти із виразу:

де rп – опір одного повторного заземлення нульового захисного провідника (усі повторні заземлення мають однаковий опір); n -кількість повторних заземлень нульового захисного провідника; Іп01 - струм однофазного короткого замикання; z03 – повний опір ділянки нульового захисного провідника, по якому проходить струм короткого замикання Іп01:

,

де R03, X03 – активний та індуктивний опір нульового захисного провідника; Хп - опір взаємоіндукції петлі «фаза-нуль».

Таблиця 1.8 Гранично допустимі рівні струмів і напруг дотику Uдоп.пр залежно від тривалості впливу струму на людину

Характеристика електроустановки	Нормована Величина	Тривалість впливу струму, с
0.1	0,2	0,5	0,7	1,0	3,0	>3.0
Eлектроустановки 50 Гц до 1000 В з ізольованою нейтраллю	Uдоп.пр, В
Іч, мА