Работа №10 исследование защитного заземления
Цель работы - ознакомиться с методом определения удельного сопротивления грунта, научиться рассчитывать и измерять сопротивление заземляющих устройств.
Дополнительные теоретические сведения
Защитное заземление конструктивно представляет совокупность заземлителей-проводников, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителями.
Заземление бывает как защитным, так и рабочим. Рабочее заземление обеспечивает определенные режимы работы электрической сети, как например, заземление нулевых точек генераторов, трансформаторов.
Конструктивное исполнение защитного заземления, включающего заземляющие проводники и заземлители, называется заземляющим устройством.
Различают заземлители естественные и искусственные. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы: проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы (исключая трубопроводы горючих и взрывчатых жидкостей и газов, а также покрытых изоляцией для защиты от коррозии); обсадные трубы колодцев, скважин; металлические и железобетоннные конструкции зданий и сооружений, имеющих соединение с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.
Искусственные заземлители - специальные электроды, помещенные в землю. В качестве искусственных заземлителей применяются стальные трубы, уголки, стержни, полосы и т.п. Алюминиевые оболочки кабелей, а также голые алюминиевые проводники в качестве заземлителей использовать не допускается.
Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель (один или несколько) вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование. Недостаток выносного заземления - отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего напряжение прикосновения на оборудовании равно потенциалу заземлителя. Поэтому выносные заземления применяют лишь при малых токах замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В. Преимущество такого заземления - возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).
Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители, соединенные между собой горизонтальными полосами, размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке по возможности равномерно. Уменьшение опасности при таком заземлении обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.
При расстояниях между ними менее 40 м поля растекания токов одиночных заземлителей налагаются друг на друга. В результате общее сопротивление сложного заземлителя будет несколько больше суммы сопротивлений отдельно взятых в таком же количестве одиночных заземлителей. При определении необходимого числа заземлителей влияние их друг на друга учитывается введением в расчет коэффициента использования или экранирования .
Сопротивление защитного заземления зависит от удельного сопротивления грунта, климатических условий, размеров, числа и размещения одиночных заземлителей в грунте. Под удельным сопротивлением грунта понимают электрическое сопротивление, оказываемое грунтом объемом в 1 м3 при прохождении тока от одной грани куба грунта к противоположной.
Удельное сопротивление грунта, в свою очередь, зависит от характера и строения грунта, температуры и содержания в нем влаги и солей. Поэтому в расчет всегда вводят коэффициент сезонности, или климатический коэффициент . Для уменьшения влияния времени года на сопротивление заземления, а также для повышения безопасности эксплуатации защитного заземления заземлители стационарных электроустановок располагают в грунте, как правило, на глубине не менее 0,5 м.
Значение сопротивления защитного заземления определяется из условия обеспечения на корпусе электроустановки допустимого напряжения прикосновения UПДУ , т.е.
|
(1) |
где - коэффициент напряжения прикосновения, 1 ;
I3 - расчетный ток замыкания на землю.
В сетях до 1000 В расчетный ток замыкания на землю равен
I3 3Uф/ зм, |
(2) |
где Zзм - сопротивление грунта в месте замыкания, Zзм 100 Ом.
Для Uл = 380 В Iз 3 220/100 = 6,6 А.
Откуда при Uпду = 20 В (в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82) и наиболее опасного значения = 1 имеем R3 20/6,6 1 3 Ом.
Согласно ГОСТ 12.1.030-81 для трехфазных сетей с заземленной нейтралью источника питания напряжением 220, 380, 660 В и однофазных сетей напряжением 127, 220, 380 В сопротивление заземления должно быть не более 8, 4, 2 Ом; в сетях с изолированной нейтралью до 1000 В R3 10 Ом в сочетании с контролем сопротивления изоляции.
При напряжениях от 1 кВ до 35 кВ включительно R3 250/ I3 . Реально оно не превышает 10 Ом.
При больших токах замыкания на землю (т.е. более 500 А), что характерно для линий 110 кВ и выше, R3 0,5 Ом.