Расчет защитного заземления и зануления (стр. 3 из 4)

Устройство зануления.

Применение данной защиты требуется чаще всего помещениях с большим количеством электроприемников, так как заземление на месте каждого из них бывает невозможным в силу объективных причин. Для этого, например в цехе [3, с. 155], прокладываются магистральные защитные проводники из полосовой стали, сечение которой указано ранее. В наружных установках заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать в земле, в полу или по краю площадок, фундаментов технологических установок и т.п. Затем зануляемые части приемников подключаются к магистрали. Ответвления от магистралей к электроприемникам до 1 кВ допускается прокладывать скрыто непосредственно в стене, под чистым полом и т.п. с защитой их от воздействия агрессивных сред. Такие ответвления не должны иметь соединений. Способ прокладки их зависит от помещения в котором они выполняются.

В помещениях сухих, без агрессивной среды, заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать непосредственно по стенам.

Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с агрессивной средой заземляющие и нулевые защитные проводники следует прокладывать на расстоянии от стен не менее чем 10 мм.

Сама магистраль выводится к месту устройства заземления.

Не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие проводники, идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления таких электроприемников должен быть применен отдельный третий проводник, присоединяемый во втычном соединителе ответвительной коробки, в щите, щитке, сборке и т.п. к нулевому рабочему или нулевому защитному проводнику.

Также можно привести и дополнительные требования к устройству цепи заземляющих и нулевых защитных проводников:

– в их не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей.

– нулевые защитные проводники линий не допускается использовать для зануления электрооборудования, питающегося по другим линиям.

– допускается использовать нулевые рабочие проводники осветительных линий для зануления электрооборудования, питающегося по другим линиям, если все указанные линии питаются от одного трансформатора, и исключена возможность отсоединения нулевых рабочих проводников во время работы других линий. В таких случаях не должны применяться выключатели, отключающие нулевые рабочие проводники вместе с фазными.

– заземляющие и нулевые защитные проводники должны быть предохранены от химических воздействий.

– использование специально проложенных заземляющих или нулевых защитных проводников для иных целей не допускается.

4. Расчет защитного заземления и зануления

Расчет защитного заземления

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора с изолированными нейтралями на стороне 10кВ и с глухозаземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; размещена в отдельном кирпичном здании. Предполагаемый контур искусственного заземлителя вокруг здания имеет форму прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м.

Таблица 3. Исходные данные к расчету

№ вар.	U, кВ	Контур заземлителя		Re, Ом	, км	, км	, м	d, мм	Lг, м	Сечение полосы (размеры), мм	to, м	, Ом∙м	, Ом∙м
		длина, м	ширина, м
19	10	15	15	34	165	160	2,5	12	60	40х4	0,5	120	176

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию, с учетом сезонных изменений, составляет R_в=34 Ом. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна протяженность линий 10 кВ – кабельных

км, воздушных км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной

м, диаметром d=12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода – стальной полосы длиной L_г=50 м, сечением 4х40 мм, уложенной в землю на глубине

t_o = 0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления грунта, полученные в результате измерений и расчета равны:

для вертикального электрода длиной 5 м

Ом∙м;

для горизонтального электрода длиной 50 м

Ом∙м.

Рис. 2. Предварительная схема контурных искусственных заземлителей подстанции: (n=10 шт., а=5 м, L_Г=50 м)

Проводим расчет заземлителя в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению [2].

Расчетный ток замыкания на землю на стороне с напряжением U=6 кВ, [2, с. 204]:

А

Требуемое сопротивление растеканию заземлители, который принимаем общим для установок 10 и 0,4 кВ, [2, табл. 1]:

Ом

Требуемое сопротивление искусственного заземлители [2, с. 207]:

Ом

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м вокруг здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем на расстоянии а=5 м один от другого.

Из предварительной схемы следует, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода L_Г=50 м, а количество вертикальных электродов n=L_Г/a = 50/5 = 10 шт., рис. 1а.

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета.

Определяем расчетное сопротивление растеканию вертикального электрода

[2. с. 90, табл. 3.1]:

Ом

d =12 мм =0,012 м – диаметр электрода,

м.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтального электрода [4, с. 90, табл. 3.1.]:

Ом,

где

В=40 мм=0,04 м – ширина полосы,

t=t₀=0,8 м – глубина заложения электрода.

Для принятого нами контурного заземлителя при отношении

и n=10 шт. по таблице 4 определяем коэффициенты использования электродов заземлителя:

– коэффициент использования вертикальных электродов,

– коэффициент использования горизонтального электрода.

Находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя, [2, с. 181]:

Ом

Это сопротивление R=3,9 Ом больше, чем требуемое R_И=0,778 Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов.

Решение этой задачи представим в виде таблицы

Таблица 4. Расчет защитного заземления

Число вертикальных электродов	Длина горизонтальных электродов	Rг			R
10	50	6,7	0,34	0,56	3,896681
28	210	1,98	0,24	0,43	1,773492
54	450	1,018	0,38	0,2	1,298128
88	770	0,634	0,372	0,197	0,816924
97	855	0,578	0,362	0,191	0,748988

Это сопротивление R=0,748 меньше требуемого R_И=0,753 но так как разница между ними невелика и она повышает условия безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, окончательная схема контурного группового заземлителя состоит из 97 вертикальных стержневых электродов длиной 5 м, диаметром 12 мм, с расстоянием между ними равным 5 м и горизонтального электрода в виде сетки длиной 855 м, сечением 4х40 мм, заглубленных в землю на 0,8 м.

Расчет зануления.

Требуется проверить обеспечена ли отключающая способность зануления в сети, при нулевом защитном проводнике – стальной полосе сечением 30x4 мм. Линия 380/220 В с медными проводами 3х6 мм² питается or трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «треугольник – звезда с нулевым проводом» (

). Двигатели защищены предохранителями I_1ном=30 А (двигатель 1) и I_2ном=20 А (двигатель 2). Коэффициент кратности тока К=3.