Методические указания - Расчет защитного заземления

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 2 - Схема заземления: а, б — промышленных цехов;

в — открытого и закрытого РУ.

На рис. 2 а, б показаны схемы расположения заземлений

промышленных цехов.

Заземлитель представляет собой вертикальные электроды 1,

соединенные горизонтальной полосой 2. Обычно вертикальные электроды

закладывают с котлована под фундамент здания. Если здание подстанции

стоит отдельно, вокруг здания на расстоянии 1 м укладывают

горизонтальные электроды с вертикальными электродами по углам.

Корпуса заземляемого оборудования 4 присоединяют к магистрали

заземления 3, проложенной внутри здания и присоединенной к

заземлителю с помощью заземляющих проводников.

Схема расположения заземлителей РУ более сложная (рис. 2, в).

Заземлитель открытого распредустройства ОРУ состоит из вертикальных

электродов 1 и сетки горизонтальных электродов 2. Вертикальные

электроды обычно располагают по периметру сетки, но можно и

внутри сетки. Корпуса металлоконструкций и оборудования

присоединяют к сетке горизонтальных электродов с помощью

заземляющих проводников. Заземлитель для ЗРУ представляет собой

горизонтальный электрод 2, располагаемый по периметру здания на

расстоянии около 1 м. К этому электроду присоединяют не менее чем в

двух местах магистраль заземления 4 внутри здания ЗРУ. Заземлители

ОРУ и ЗРУ соединяют горизонтальным электродом, образуя общее

заземляющее устройство.

Сопротивление заземляющих устройств.

Общее сопротивление заземляющего устройства состоит из суммы

сопротивления растеканию тока с заземлителей в землю и сопротивления

заземляющих проводников. Для обеспечения безопасности величина

сопротивления заземляющих устройств должна быть по возможности

меньше.

Наибольшее допустимое сопротивление, Ом, защитных

заземлений:

Электроустановки напряжением выше 1000 В:

сети с эффективно заземленной нейтралью 0,5*

с изолированной нейтралью при использовании

заземляющего устройства одновременно для

электроустановок напряжением до 1000В

125/I

* *

то же, при использовании заземляющего устройства

только для электроустановок напряжением выше 1000 В

250/Iз < 10

Электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью:

в общем случае 4

при суммарной м

ощности генераторов или

трансформаторов 100 кВ • А и менее

* Напряжение на заземляющем устройстве при стекании тока

замыкания на землю не должно превышать 10 кВ. Напряжение выше 10

кВ допускается на заземляющих устройствах, с которых исключен вынос

потенциалов за пределы здания и внешних ограждений электроустановок.

При напряжениях на заземляющем устройстве более 5 кВ должны

предусматриваться меры по защите изоляции отходящих кабелей связи

и телемеханики и по предотвращению выноса опасных потенциалов за

пределы электроустановки.

** Допустимое сопротивление заземления должно быть не более

меньшего из значений, полученного при расчете по формуле и

требуемого для заземления или зануления электроустановок

напряжением до 1000 В.

Примечания:

1. При удельном сопротивлении грунта ρ, большем 500 Ом • м,

допускается повысить допустимое сопротивление заземления в

0,002ρ, при этом увеличение не должно быть более

десятикратного.

2. Допустимые сопротивления заземления и напряжения

прикосновения должны быть обеспечены в любое время

года.

3. Расчетный ток замыкания на землю, А, определяют

следующим образом:

в сетях без компенсации емкостных токов замыкания на землю по

формуле:

= U

(35l

+ l

)/ 350,

где U

— линейное напряжение сети, кВ;

, l

— общая длина электрически связанных

кабельных и воздушных линий соответственно, км;

в сетях с компенсацией емкостных токов:

 для заземляющих устройств, к которым присоединены

компенсирующие аппараты, принимают равным 125 %

номинального тока этих аппаратов;

 для заземляющих устройств, к которым не присоединены

компенсирующие аппараты, остаточный ток замыкания на землю,

который протекает в данной сети при отключении наиболее

мощного из компенсирующих аппаратов или наиболее

разветвленного участка сети. В качестве расчетного можно принять

ток плавления предохранителей или ток срабатывания релейной

защиты от однофазных замыканий на землю или междуфазных

замыканий, если в последнем случае защита обеспечивает

отключение замыканий на землю. При этом ток замыкания на землю

должен быть не менее полуторакратного тока срабатывания

релейной защиты или трехкратного номинального тока

предохранителей.

Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для

той схемы сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение.

Расчет заземляющих устройств.

Исходными данными для расчета являются:

 напряжение заземляемой установки,

 режим нейтрали установки,

 величина тока замыкания на землю (для установок напряжением

выше 1000 В),

 удельное сопротивление грунта,

 план расположения заземляемого оборудования,

 характеристика естественных заземлителей (сопротивление,

количество и размеры).

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные

параметры заземления — число, размеры и порядок размещения

одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых

напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на

заземленный корпус не превышают допустимых значений.

Существуют два метода расчета заземляющих устройств:

 метод коэффициентов использования электродов,

(учитывающий однофазную структуру грунта и

применяемый для расчета простых заземлителей),

 метод наведенных потенциалов, (учитывающий

двухслойную структуру грунта и применяемый для расчета

сложных заземлителей).

Обычно расчет производится для случаев размещения электродов в

однородной земле.

Расчет заземления методом коэффициентов использования

электродов.

1. Определяют допустимое сопротивление заземляющего

устройства R

. Для этого можно воспользоваться

рекомендациями, приведенными на стр. 12–14.

2. Удельное сопротивление грунта, в котором предполагаем

размещать электроды заземления ρ

изм

, определяют по данным

табл. 2 или путем измерений.

3. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта ρ с

учетом климатического коэффициента:

ψρρ

ИЗМ

где ρ

изм

удельное сопротивление грунта, полученное в результате

измерений или расчета;

ψ - климатический коэффициент удельного сопротивления

грунта (табл. 2); (ψ

— при большой влажности грунта; ψ

— при средней влажности; ψ

- при сухом грунте.)

При значительном различии удельного сопротивления верхних и более

глубоких слоев грунта определяют раздельно удельное сопротивление

грунта для вертикальных электродов и для соединительной полосы.

4. Определяют сопротивление току растекания естественных

заземлителей R

(путем измерений или расчета).

Так как в качестве естественных заземлителей чаще всего

используют трубопроводы или оболочки кабелей, то их сопротивление

можно определить как сопротивление протяженного круглого

заземлителя в грунте (см. табл. 3).

Если эквивалентное сопротивление всех естественных заземлителей,

определяемое как эквивалентное сопротивление параллельно

соединяемых проводников, больше допустимого сопротивления

заземляющего устройства, параллельно естественным заземлителям

подключают искусственные.

Таблица 2. – Удельные сопротивления гунтов

Удельное сопротивление, Ом • м

Климатический

коэффициент

Грунт, вода

при

влажности

10-12 %

к массе

грунта

пределы

колеба-

ний

рекомен-

дуемое

для

расчетов

Глина 40 8—70 60 1,6

1,3 1,2

Гравий, щебень

—

2000

—

Каменистый грунт

—

500

8000

4000

—

Лёсс

—

250

—

Песок

700

400

—

2500

500

2,4

1,56

1,2

Садовая земля

—

1,3

1,2

Скалистый грунт

—

Суглинок

100

—

150

100

1,5

1,4

Супесок

300

150

—

400

300

1,5

1,4

Торф

—

1,4

1,1

Чернозем

200

—

1,32

1,2

Примечание. Под удельным электрическим сопротивлением грунта

понимается сопротивление куба грунта между параллельными гранями с

ребром длиной 1м.

5. Вычисляют требуемое сопротивление искусственных

заземлителей R

при наличии естественных заземлителей

)/(

ДеДеИ

RRRRR −≤

Если естественные заземлители не используются, то требуемое

сопротивление искусственных заземлителей не должно превышать

допустимого сопротивления заземляющего устройства, т. е.

ДИ

≤

6. Определяют предварительно конфигурацию заземлителя (в ряд,

прямоугольник и т. д.) с учетом возможности размещения его на

отведенной территории.

7. Выбирают тип и размеры заземлителей (вертикальных

электродов и соединительной полосы или протяженных

заземлителей).

8. Определяют сопротивление току растекания с одного

вертикального заземлителя R

З1

(см. табл. 3).

9. Определяют количество параллельно соединенных

вертикальных заземлителей n':

n' = R

Зl

/ R

где η

— коэффициент использования заземлителей,

учитывающий взаимное экранирование.

Коэффициент использования заземлителей выбирают в зависимости

от количества заземлителей и отношения расстояния между ними к их

длине по рис.3:

для вертикальных стержневых или уголковых, расположенных в один

ряд – по (рис. 3, а), по контуру - (рис. 3, б).

Для параллельных полосовых - (рис. 3, д—ж)- в зависимости от длины

полос, их количества и расстояния между полосами (t — 30...80 см; b=

2...4 см).

Для лучевых - (рис. 17, з) в зависимости от длины луча и количества

лучей (t = 30...80 см; b = 2, см).

Количество вертикальных заземлителей для определения η

можно

принять R

Зl

/ R

И.

Таблица 3 - Формула определения R

зl,

Тип

заземлителя

Схема Формула определения R

зl,

Ом

1 2 3

Стержневой или

трубчатый: у

поверхности

грунта

в грунте

Уголковый: у

поверхности

грунта

Продолжение табл. 3

1 2 3

в грунте

Протяженный

круглого

сечения

(стержень,

труба,

оболочка

кабеля) на

поверхности

грунта

Протяженный

круглого

сечения в

грунте

Протяженный

полосовой на

поверхности

грунта

в грунте

Примечание: размерность всех линейных величин, используемых в

формулах данной таблицы – м.