Расчет заземляющего устройства - Теоретические материалы - Теория

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Согласно требований ПУЭ, заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В. и выше переменного тока, 440 В. и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках – при напряжении 42 В. и выше переменного тока, 110 В. и выше постоянного тока.

В электрических установках заземляются корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичной обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы РУ, РП, ЩСУ, РЩ, ЩО, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

Заземление, предназначено для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки.

Для защиты оборудования от повреждений ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, искровых промежутков, стержневых и тросовых молниеотводов которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным. Обычно для выполнения всех трех типов заземления используют одно заземляющее устройство. Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители.

В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов, металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землей, свинцовые оболочки кабелей, заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством грозозащитным тросом, рельсовые подъездные пути при наличии перемычек между рельсами.

Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками в разных точках. В качестве искусственных заземлителей применяют прутковую круглую сталь диаметром не менее 10 мм ( стальной пруток ),угловую сталь (40х40, толщиной не менее 4мм), стальные трубы (не кондиция) толщиной стенки не менее 4мм.

Количество заземлителей ( вертикальных и горизонтальных ) определяется расчетом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства, согласно требований ПУЭ.

УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТОВ. Табл. 7.3

Грунт	Удельное сопротивление Ом м
Песок	400 - 1000 и более
Супесок	150 - 400
Суглинок	40 - 150
Глина	8 - 70
Садовая земля	40
Торф	20
Чернозем	10 - 50
Мергель, известняк	1000 - 2000
Скалистый грунт	2000 - 4000

При расчете заземляющего устройства определяется тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Выполняем расчет заземляющего устройства для механического отделения. Естественных заземлителей нет. Удельное сопротивление грунта (земля – суглинок) при нормальной влажности равно 86 Ом * м.

Сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора на стороне 0,4 кВ согласно ПУЭ должно быть не более 4 Ом. Сопротивление заземляющего устройства на стороне 10 кВ согласно ПУЭ должно быть не менее 10 Ом. При совмещении заземляющих устройств различных напряжений (по заданию 0,4 кВ и 10 кВ) принимаем меньшие из требуемых значений сопротивления заземляющего устройства, т.е. Rз = 4 Ом является определяющим значением для расчета.

Заземляющее устройство выполняем в виде контура из стальной полосы 40х4мм, проложенной на глубине 0,7м вокруг оборудования подстанции (горизонтальный заземлитель) на расстоянии 2-х метров от подстанции. Общая длина полосы 60 м. Предварительно принимаем в контуре 10 вертикальных заземлителей (стальные прутковые стержни длинной 5м и диаметром 12мм на расстоянии 5м друг от друга). Находим расчетное удельное сопротивление грунта:

Для горизонтального заземлителя:
P_расч.Г = K_сез.Г * P_сугл. 3 * 86 = 285 Ом * м

Для вертикального заземлителя:
P_расч.В = K_сез.В * P_сугл. 1,25 * 86 = 107,5 Ом * м

P_расч.В - расчетное удельное сопротивление земли для вертикальных заземлителей,
P_расч.Г - расчетное удельное сопротивление земли для горизонтальных заземлителей,
K_сез.Г - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта (справочная величина ) для горизонтальных заземлителей,
K_сез.В - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта (справочная величина ) для вертикальных заземлителей.

Определяем сопротивление горизонтальных заземлителей (соединительной полосы контура):

где,
L – длина полосы, м; t - глубина заложения, м; b – ширина полосы, м. Определяем сопротивление горизонтальной полосы в контуре с учетом коэффициента использования соединительной полосы в контуре из 10 вертикальных электродов табл. 7.4

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ПОЛОСЫ
В КОНТУРЕ ИЗ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ. Табл. 7.4

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	ЧИСЛО ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Отношение расстояния между заземлителями к их длине	4	6	8	10	20	30	50
1	0,45	0,40	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21
2	0,55	0,48	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28
3	0,70	0,64	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37

где R_г = R_иск (естественные заземлители отсутствуют), необходимо определить сопротивление вертикальных заземлителей.

Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя (стальные прутковые стержни длинной 5м и диаметром 12мм)

где L – длина стержня, м; d – диаметр стержня, м; t – глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м. Определяем необходимое количество вертикальных заземлителей, с учетом коэффициента использования вертикальных заземлителей размещенных по контуру, зависящий от расстояния между ними а, их длины и количества табл. 7.5
Принимаем в контуре 10 вертикальных стержней.

КОЭФФИЦИЕНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ, РАЗМЕЩЕННЫХ ПО КОНТУРУ
БЕЗ УЧЕТА ВЛИЯНИЯ ПОЛОСЫ СВЯЗИ. Табл. 7.5

Отношение расстояния между зазем- лителями к их длине	Число верти- кальных заземлите- лейn_в
1	4	0,66 - 0,72
	6	0,58 - 0,65
	10	0,52 - 0,58
	20	0,44 - 0,5
	40	0,38 - 0,44
	60	0,36 - 0,42
2	4	0,76 - 0,8
	6	0,71 - 0,75
	10	0,66 - 0,71
	20	0,61 - 0,66
	40	0,55 - 0,61
	60	0,52 - 0,58
3	4	0,84 - 0,86
	6	0,78 - 0,82
	10	0,74 - 0,78
	20	0,68 - 0,73
	40	0,64 - 0,69
	60	0,62 - 0,67

E-mail отправителя *:
Причина:	Такая схема уже есть на сайте Ненужный материал на сайте! Я против размещения этой статьи на сайте. В комментариях спам или нец-ая брань. Требую удаления материала.
Текст сообщения *:
Номер схемы или Url *:

Пожалуйста остав

Пожалуйста остав

ьте свои комментарии !!!!