1.4 Расчет и монтаж заземляющего устройства

Как правило, в качестве основной меры электробезопасности используют заземление. Сущность этого вида защиты заключается в создании устройства, которое имело бы сопротивление малой величины. Вследствие этого уменьшается напряжение на металлических частях электроустановок и ток, проходящий через тело человека при пробое изоляции. В ПУЭ, СНИПах, ПЭЭП и других инструкциях перечислены все элементы электроустановок, подлежащие заземлению, рассмотрены условия применения заземляющих устройств, требования к данным устройствам, их расчеты, монтаж и эксплуатация.

Рисунок 1.2 – Принципиальная схема ЗУ.

Заземляющие устройства (рис.1.2, где - 1- заземлитель вертикальный; 2 – заземлитель горизонтальный; 3 – заземляющий проводник; 4 – металлические части трансформатора, подлежащие заземлению; 5 – места сварки; 6 – ввод заземляющих проводников в здание; 7 – заземляющая шина) представляют собой совокупность заземлителей и заземляющих проводников, через которые осуществляется заземление элементов электроустановок [1].

Произведем расчет заземляющего устройства трансформаторной подстанции напряжением 35/10 кВ с двумя трансформаторами ТМН-4000 мощностью 4000 кВА. Общая длина электрически связанных линий 35 кВ – 108 км. От распредустройства 10 кВ подстанции отходят три воздушные линии длиной 19, 10 и 14 км. К шинам 10 кВ присоединен трансформатор собственных нужд напряжением 10 / 0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y / Y, нейтраль которого присоединяют к контуру заземления подстанции. Заземляющий контур выполняют в виде прямоугольника 30*20 м. Удельное сопротивление грунта , измеренное в дождливый период осени, составляет 60 Ом * м.

Общая длина электрически связанных воздушных линий 10 кВ L_B, км:

L_В = 19+10+14 = 43 км.

Ток замыкания на землю I_З, А:

- на стороне 10 кВ:

I_З = 35*43 / 350 = 4,3A.

Принимаем для расчета I_З=4,3 А. Так как заземление выполняют общим для электрооборудования напряжения до и выше 1000 В, то сопротивление заземления r₃, Ом:

r₃ =125 / I_З = 125 / 4.3 = 29 Ом.

К общему контуру заземления присоединена нейтраль трансформатора собственных нужд. Следовательно, сопротивление не должно превышать 4 Ом. Принимаем для расчета r₃ = 4 Ом. Заземление выполняем стальными уголками 50*50*4 мм, длиной 2,5 м, заглубленными на 0,7 м от поверхности земли и связанными между собой стальной полосой сечением 40*4 мм.

Расчетное сопротивление грунта Ом*м, с учетом сезонного коэффициента k_С = 1,65 и k_l = 1,15 (см. Приложение ):

Сопротивление уголка (при h_CP = 0,7+2,5 / 2 = 1,95) R_B, Ом:

Расчетное сопротивление полосы связи R_г, Ом

(для полосы связи k_C = 4,5; k_l = 1,6 и

Теоретическое число уголков :

Расстояние между уголками а, м:

при n = 10 и a/l = 10 / 2,5 = 4. Далее по графикам для определения коэффициентов экранирования стержневых заземлителей и полосы связи определяем коэффициенты экранирования вертикальных и горизонтальных заземлителей: и и определяем действительное число уголков n_д:

Принимаем к монтажу 12 уголков и выполняем поверочный расчет:

При n = 18, a = 100 / 18 = 5,5 м, а/l = 5,5 / 2,5 = 2,2м, расчетное сопротивление r_расч, Ом:

Чертеж заземляющего устройства приведен в приложении Д.

Вывод. Сопротивление рассчитанного заземляющего устройства равно 3,92 Ом. Это значение соответствует требованиям ПУЭ (4 Ом). Площадь контура заземления составляет 600 м². Число вертикальных заземлителей-18. Заземлители установлены по контуру через каждые 5,5 м.