Расчет заземляющих устройств

Заземлением называют преднамеренное гальвани­ческое соединение металлических частей электроустановки с заземляющим устройством.

Различают следующие виды заземлений: защитное — выполняют с целью обеспечения электробезопасности при замыкании токоведущих частей на землю; рабочее — пред­назначено для обеспечения нормальных режимов работы установки; молниезащитное — для защиты электрообору­дования от перенапряжений и молниезащиты зданий и со­оружений. В большинстве случаев одно и то же заземле­ние выполняет несколько функций, т. е. одновременно яв­ляется защитным, рабочим и т.д.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителем называют металлический провод­ник или группу проводников, находящихся в соприкосно­вении с землей. Различают естественные и искусственные заземлители.

Естественные заземлители — это различные конст­рукции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопро­водные и другие металлические трубопроводы (кроме тру­бопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией от коррозии), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей.

Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специ­ально предназначенные для устройства заземлений. В ка­честве искусственных заземлителей применяют: для вер­тикального погружения в землю — стальные стержни диа­метром 12—16 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные трубы (некондиционные) с тол­щиной стенки не менее 3,5 мм; для горизонтальной уклад­ки — стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круг­лую сталь диаметром 6 мм.

Для обеспечения безопасности людей на подстанциях сооружают заземляющие устройства и заземляют корпуса электрооборудования, т.е. создают сеть защитного заземления, назначение которого состоит в создании между металлическими частями электрооборудования и землёй электрического соединения с достаточно меньшим сопротивлением, при котором параллельное присоединение человека к заземлённым частям, оказавшегося под напряжением, не способно создать ток, опасный для его жизни.

Безопасное сопротивление заземляющих устройств:

- сети с изолированной нейтральностью ниже 1000В не более 4 Ом; выше 1000 В не более 10 Ом;

- сети с глухозаземлённой нейтралью до 1000 В не более 2,4 Ом;

- принимаем значение сопротивления заземляющего устройства 2 Ом.

Расчет проводим согласно разделу: «Расчет заземляющих устройств».

Для заземляющего устройства главной понизительной подстанции принимаем: в качестве вертикальных электродов – угловую сталь с шириной сторон 50 мм, толщиной стенки 6 мм; в качестве горизонтального контура – круглую сталь диаметром 10 мм. Длина вертикальных электродов – 3 м; длина контура по периметру КТПН 15 м (размеры КТПН: 5×10 м). Верхние концы вертикальных электродов расположены на глубине 0,5 м. Почва вокруг здания – суглинок.

Для сетей напряжением выше 1 кВ согласно ПУЭ с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя R₃ в любое время года должно быть не более 4 Ом

Для сетей напряжением выше 1000 В согласно ПУЭ с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя R₃ в любое время года должно быть не более 4 Ом

                                               (2.9.1)

Расчетные значения удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов, , Ом ∙м

                                      (2.9.2)

где  – повышающие коэффициенты, по [1], ;

r – средние удельное сопротивление грунта, Ом, по [1] ;

 (Ом∙ м)

 Расчетные значения удельного сопротивления грунта для горизонтальных электродов, , Ом∙ м.

                              (2.9.3)

(Ом∙м)

 Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, приваренных к верхним концам вертикальных электродов, R _г, Ом

                           (2.9.4)

где _расч.г. – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м;

 – ширина полосы, м (принимаю полосу 50 6 мм²);

  l_г – длина стальной полосы равная периметру станции, м, равная 120 м;

 – коэффициент использования соединительной полосы в контуре, чем больше периметр контура заземления, тем меньше коэффициент использования;

 – глубина расположения соединительной полосы, м.

 (Ом)

 Сопротивление растекания одного вертикального электрода, R_в, Ом

                (2.9.5)

где _расч.в. – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом∙ м;

– длина электрода, м;

d – диаметр электрода, м;

Расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, t, м

                                             (2.9.6)

  (Ом)

Далее определяю уточненное сопротивление растекания вертикальных электродов, R_ВУ, Ом.

                                 (2.9.7)

где R_г – сопротивление растекания горизонтальной полосы, Ом;

  R_И – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

 (Ом)

 Определяется число вертикальных электродов, N, шт

                                    (2.9.8)

где – сопротивление растекания вертикальных электродов, Ом;

 – коэффициент использования вертикальных электродов, учитывающий увеличения сопротивления заземлителя, вследствие экранирования соседних электродов;

R_ВУ – уточненное сопротивление растекания вертикальных электродов, Ом;

 (шт)

Определение общего сопротивления заземляющего контура:

                            (2.9.9)

(Ом)

Общее значение не превысило более 4 Ом. Окончательно принимаем в количестве 16 шт.

                 

Рисунок 2.9.1 – Схема расположения заземляющего контура