7.5 Расчет заземляющего устройства зру-10 кВ

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции все нетоковедущие металлические части электрооборудования подлежат защитному заземлению (занулению). Для зануления используется нулевой провод, соединенный с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

В электроустановках до 1 кВ выполнено зануление, свыше 1 кВ -заземление. С целью уравнивания потенциалов в помещениях (и наружных установках), в которых применяется заземление или зануление, все строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, подкрановые пути, воздуховоды вентиляционных систем присоединены к сети заземления и зануления.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей и заземляющих проводников.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

По условиям безопасности сопротивления заземления должны быть относительно малыми. Принципиально обеспечить такое сопротивление можно путем увеличения геометрических размеров одиночного заземлителя (электрода) или использования нескольких параллельно соединенных электродов. Такой заземлитель называется групповым. Расчеты показывают, что выполнение групповых заземлителей во много раз экономичнее по затратам металла и монтажным работам. Кроме того, при использовании нескольких заземлителей можно выровнять потенциальную кривую на территории, где они размещаются, что имеет также большое значение в обеспечении безопасности обслуживающего персонала. Поэтому на практике применяют в преобладающем большинстве групповые заземляющие устройства.

В качестве естественных заземлителей в проекте использованы технологические кабельные и совмещенные эстакады, фундаменты зданий и сооружений.

Расчет заземляющего устройства будем проводить без учета естественных заземлителей. Сопротивление естественных заземлителей примем в счет надежности.

В соответствии с ПУЭ устанавливают допустимое сопротивление заземляющего устройства. Если заземляющее устройство является общим для установок на различное напряжение, то расчетное принимается наименьшее из допустимых.

В электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью R₃ <10 Ом, но так как в помещении ЗРУ-10 кВ используется напряжение 0,4 кВ, то за расчетное принимаем напряжение 4 Ом.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта (суглинок влажный) примем 80 Ом·м. Местность расположения относится ко II климатической зоне.

Габаритные размеры ЗРУ-10 кВ:

• длина - 55 м;

• ширина - 12 м.

Выполним заземляющий контур с внешней стороны ЗРУ с расположением вертикальных электродов по периметру здания на расстоянии 1 м от фундамента.

В качестве вертикального электрода примем, круглый стальной стержень диаметром 16 мм, длиной 3 м. Верхние концы стержней заглублены на глубину 0,7 м от поверхности земли. К ним приварены горизонтальные электроды – полоса стальная сечением 4x40 мм²:

Рисунок 6.1 - Размеры траншеи и расположение электродов относительно дна.

Так как заземляющие устройства проложены в слое сезонных изменений, то удельное сопротивление грунта в слое сезонных изменений, соответствующее сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значение:

_-=_изм ∙ ψ, (6.7)

где ψ – коэффициент сезонности; ψ = 5 для II климатической зоны для повышенной влажности грунтов, глубина промерзания грунта 2 метра.

_-= 80 ∙ 5 = 400 Ом∙м.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта в месте расположения вертикального электрода 400 Ом∙м.

(6.8)

где и– длины частей электрода, находящихся соответственно в первом и втором слоях земли (с учетом глубины траншеи и толщины слоя сезонных изменений);

и – удельные электрические сопротивления этих слоев.

Ом∙м.

Расчетное сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода:

(6.9)

где d = 16 мм = 0,016 м – диаметр электрода;

t = 1,5 + 0,7 = 2,2 м – глубина заложения (до середины электрода).

Ом.

Определяем ориентировочное число вертикальных заземлителей:

, (6.10)

где – расчетное сопротивление растеканию одного вертикального электрода, Ом;

–предельно допустимое сопротивление, Ом;

–предварительное значение коэффициента использования вертикальных электродов, = 0,6÷0,8.

.

Принимаем 20 вертикальных электродов из условия их размещения.

Сопротивление растеканию горизонтального заземлителя заложенного на глубине 0,7 м от уровня земли (шины, поставленной на ребро):

, (6.11)

где l_г = 142 м – длина горизонтального электрода;

d = 0,5 ^. в = 0,5 ∙ 40 = 20 мм = 0,02 м – высота электрода;

t₀ = 1 м.

Ом.

Сопротивление растеканию тока принятого группового заземлителя

, (6.12)

При размещении 20 вертикальных электродов группового заземлителя по прямоугольному контуру при отношении расстояния между электродами к их длине, равном 2,37 коэффициенты использования вертикальных и горизонтального электродов, соответственно ,.

Ом.

Это сопротивление меньше требуемого. Но так как разница положительно влияет на безопасность, то принимаем этот результат как окончательный.

Заземление НПС-2 «Аремзяны» выполнено согласно ПУЭ.

Заземляющее устройство состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей длиной 3 м и диаметром 16 мм. Горизонтальный заземлитель (стальные полосы) прокладывается на расстояние 0,8 – 1 м от фундаментов или оснований оборудования.

Защитное заземление удовлетворяет требованиям рабочих заземлений и заземлений средств грозозащиты.

Для выравнивания потенциалов у входов зданий прокладываются проводники на расстоянии 1 м и 2 м от внешнего контура заземления зданий на глубине 1 м и 1,5 м соответственно.