Расчет и выбор заземляющего устройства и системы заземления

При прикосновении человека к токоведущим частям электрической установки, находящимся под напряжением, или к конструктивным металлическим частям, которые оказываются под напряжением вследствие пробоя или неисправности изоляции токоведущих частей, может произойти поражение человека электрическим током.

Чтобы обеспечить безопасность людей, работающих на установках напряжением до 1000 В и выше, необходимо сооружать заземляющие устройства и заземлять металлические части электрического оборудования и электрических установок. Заземляющие устройства должны удовлетворять требованиям, обновлённым режимом работы сетей и защиты от перенапряжений.

Заземлителем (заземляющим электродом) называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй.

Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие заземляемые части электрической установки с заземлителем. Заземление какой-либо части установки есть преднамеренное электрическое соединение с заземлителем.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Сопротивлением заземляющего устройства называется сумма сопротивлений заземлителя (относительно земли) и заземляющих проводников. Сопротивление, которое оказывает заземлитель на участке растекания тока, называется сопротивлением растеканию.

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или с землёй непосредственно.

Электрическое соединение отдельных частей машин, аппаратов, линий с конструктивными частями электроустановки называется замыканием на корпус.

Током замыкания на землю I₃ называется ток, проходящий через землю в месте замыкания.

Глухозаземленнойнейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.).

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединённая к заземляющему устройству или присоединённая через аппараты. Компенсирующие ёмкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Нулевым проводом называется провод в сети, соединённый с глухозаземленнойнейтралью трансформатора или генератора, или средний заземлённый провод сети постоянного тока, служащий обратным проводом при неравномерной нагрузке фаз и полюсов.

В электроустановках с глухозаземленнойнейтралью при замыканиях на заземлённые части должно быть обеспечено надёжное автоматическое отключение повреждённых участков сети с наименьшим временем отключения. Для этого в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленнойнейтралью, а также в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой обязательно имеется металлическая связь корпусов электрооборудования с заземлённой нейтралью электроустановки. Такая связь называется занулением.

Выбираем системе заземления TN, одна точка источника питания электрической сети соединяется с землей при помощи заземляющего электрода и заземляющих проводников. Заземляющий электрод имеет непосредственный контакт с землей. При системе заземления TN открытые проводящие части соединяются с нейтралью, а нейтраль соединяется с землей.

Если нейтраль и защитный проводники разделены на всем протяжении электросети, а объединяются только у источника питания, такая система называется TN-S.

Расчет заземляющих устройств (ЗУ) сводится к:

· Определению расчетного тока замыкания на землю и сопротивления ЗУ;

· Определению расчетного сопротивления грунта;

· Выбору электродов и расчету их сопротивления;

· Уточнению числа вертикальных электродов и размещению их на плане.

Грунт в районе комплекса — каменистая почва.

Следовательно, ρ = 200 Ом • м.

По справочнику выбираем электроды:

Вертикальный электрод - стальной уголок (50×50×5), =3м, t=0,5м. Горизонтальный электрод - полоса стальная (40×4), t=0,6м.

Вид ЗУ - контурное.

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода:

К_сез = F (Вертикальный, I климатическая зона)

К_сез =2;

r_в = 0,3 ∙ ρ ∙ К_сез = 0,3 ∙200 ∙ 2 = 120 Ом

Расчетный ток замыкания на землю:

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ:

Требуемое по НН но так как ρ=200 Ом, то:

Определяем количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования:

Принимаем

- с учетом экранирования:

где

Принимаем N_в=20 шт.

Размещаем ЗУ на плане, уточняем расстояния и наносим на план.

Принимаем ЗУ для цеха обогащения.

Периметр здания: А=30м - длина; В=18м - ширина; Н=24м - высота.

Длина по периметру закладки будет равна:

L_n = (А + 2) ∙ 2 + (В + 2) ∙ 2 = (30 + 2) ∙ 2 + (18 + 2) ∙ 2 = 104 м

Тогда расстояние между электродами уточняем с учетом формы объекта. По углам устанавливаем по одному вертикальному электроду, а оставшиеся равномерно распределяем между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимаем N_в=20, тогда: