Расчет заземляющего устройства

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлических частей электроустановки, нормально находящихся без напряжения, но на которых оно может появиться вследствие повреждения изоляции, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство - совокупность электрически соединенных между собой заземлителей и заземляющих проводников.

1) Сопротивление заземляющего устройства определяется исходя из величины предельно допустимых уровней напряжения прикосновения и тока:

-в установках выше 1 кВ с изолированной нейтралью R=250/I, Ом 2/3м, толщиной стенки не менее 4 мм;

-стальные трубы диаметром 50/60 мм, длиной 2/3 м, толщиной стенки не менее 3,5 мм;

-стальной прут диаметром не менее 10 мм, длиной 2/3 м;

-для заземляющих устройств одновременно используемых для электроустановок напряжением до и выше 1 кВ с изолированной нейтралью: R=125/I, Ом (где I-ток замыкания на землю);

-в установках до 1 кВ с изолированной нейтралью R=4 Ом;

-в установках выше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью R<0,5 Ом с учетом естественных заземлителей;

-в установках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью - 2, 4, Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В.

Заземляющее устройство позволяет снизить до безопасного значения напряжение прикосновения человека, поскольку при повреждении изоляции человек оказывается включенным в электрическую цепь параллельно заземлителю, сопротивление которого значительно меньше сопротивления человека, что снижет величину тока, проходящего через человека.

Заземлителем называется металлический проводник, непосредственно находящийся в соприкосновении с землей.

В качестве заземлителей в первую очередь используются естественные, то есть не требующие специального устройства - это проложенные в земле металлические трубы, за исключением трубопроводов с горючими жидкостями и газами, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, свинцовые оболочки кабелей.

Если нет возможности использовать естественные заземлители или их сопротивление не удовлетворяет требованиям безопасности, то применяют искусственные заземлители, углубляемые в землю, изготовленные, как правило, из низкоуглеродистой стали различного профиля:

1) вертикальные заземлители (электроды): угловая сталь размерами 50x50, 60x60, 75x75 мм, длиной 2/3 м, толщиной стенки не менее 4 мм;

2) горизонтальные заземлители (электроды):

-прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 и более метров;

-стальная полоса толщиной 4 мм, сечением не менее 48 мм²; Заземляющие электроды могут быть одиночными или групповыми, групповые электроды электрически соединенные общей полосой образуют заземляющий контур.

Общее заземляющее устройство может быть комбинированным и состоять из центрального и местного заземляющих устройств. Местное заземляющее устройство выполняется в виде отдельных электродов или группы параллельно соединенных заземлителей. Центральное заземляющее устройство, как правило выполняется в виде замкнутого контура на подстанции.

В соответствии с требованиями правил безопасности горные предприятия имеют общую для всех электроустановок сеть заземления, выполненную путем непрерывного электрического соединения заземляющих проводников заземляющих устройств, заземляющих жил гибких кабелей и металлических оболочек. Длина заземляющих проводников от передвижной электроустановки до центрального заземляющего устройства не должна превышать 2 км.

В качестве магистральных заземляющих проводников применяются:

1)-стальные однопроволочные провода D>6 мм;

2)-стальные многопроволочные провода S>35 мм² ;

3) -сталеалюминевые и алюминиевые провода S>35 мм^2;

Принимаем сопротивление заземления 4 Ом

С учетом отведенной территории намечают расположение заземлителей – в ряд, по контуру и т.д.

Определяем удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей ,Ом м

ρ_в=К_в×ρ

где ρ- средние удельное сопротивления грунта, принимаем грунт – суглинок и соответственно ρ=80 Ом×м;

К_г, К_в - повышающий коэффициент, учитывающий изменение сопротивление грунта в следствие его высыхания и промерзания.

Ρ_г=5×80=400 (Ом м)

ρ_в=2×80=160 (Ом м)

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода

где, R_в - сопротивление растеканию вертикального электрода, Ом;

ρ_{рас.в .}- расчетное значение удельного сопротивления грунта, Ом м;

l_в- длина электрода, м;

d - диаметр электрода (труба, штырь), м;

t – расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, рассчитывается:

t₀ =0,5÷0,8 – глубина заложения верхнего конца электрода, м;

t=2,5/2+0,5=1,75 (м)

Сопротивление растекания горизонтального электрода ,Ом

где, R_г – сопротивление растеканию соединительной полосы, Ом;

ρ_рас.г – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м;

l_г – длинна соединительной полосы в контуре, равная периметру (длине контура), м;

b – ширина полосы, м (принимается полоса 40×4 мм² );

t₀ = 0,5÷0,8 м – глубина расположения соединительной полосы, м;

К_{исп.г .}= 0,33÷0,85 – коэффициент использования соединительной полосы в контуре, чем больше периметр контура заземления, тем меньше коэффициент использования;

Определяется уточненное сопротивление растеканию вертикальных электродов

где, R_г – сопротивление растеканию горизонтальной полосы;

R_н – сопротивление заземляющего устройства;

Определяется число вертикальных электродов N, шт

где, R_в – сопротивление растеканию вертикальных электродов, Ом;

К_ив = 0,62÷0,85 – коэффициент использования вертикальных электродов, учитывающий увеличение сопротивление заземлителя, вследствие экранирования соседних электродов;

R_{в.у .} – уточненное сопротивление растеканию вертикальных электродов;

Так как количество электродов 4 штуки не проходят по расчетам, то добавляем еще 4 штуки, итого получаем общее количество 8 штук.

Определяется общее сопротивление заземляющего контура.

где, R_в, R_г – сопротивление растеканию вертикального и горизонтального электрода, Ом

К_исп.в, К_исп.г – коэффициенты использования вертикальных и горизонтальных электродов;

N – число вертикальных электродов;

1,2 4

Рисунок 2.7.1-Схема расположения заземлителей

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: