7.6 Расчет заземляющего устройства подстанции

Важным фактором безопасности является заземление оборудования. Заземляющее устройство является одним из средств защиты персонала в помещении от возникновения искры и напряжения, возникающего на металлических частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением, но могущих оказаться под ним при повреждении изоляции.

Для предотвращения возможности возникновения потенциала на корпусе оборудования его заземляют путем надежного присоединения к контуру заземления.

Заземлению подлежат:

– металлические корпуса контрольно-измерительных приборов, регулирующих устройств, аппаратов управления, защиты и сигнализации, корпуса электродвигателей, исполнительных механизмов и электроприводов задвижек или вентилей и т. п.;

– металлические щиты и пульты всех назначений, на которых устанавливаются приборы, аппараты и другие средства автоматизации, а также металлические конструкции для установки электрических приборов и кнопок управления;

– металлические оболочки, броня и муфты контрольных и силовых кабелей, металлорукава, металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводов, металлические короба, кабельные конструкции и другие металлические элементы крепления электропроводок.

Не требуется заземлять корпуса соединительных и протяжных коробок, вводы в которые выполнены стальными проводами. Также не заземляются приборы, аппараты, устанавливаемые на заземленных щитах или металлических конструкциях в обычных помещениях. Если заземленные металлические конструкции устанавливаются во взрывоопасных помещениях или на наружных установках, то смонтированные на них приборы, аппараты и другие средства автоматизации должны быть заземлены отдельными проводниками независимо от заземления конструкций, на которых они установлены. В установках во взрывоопасных зонах к устройству заземления предъявляются повышенные требования. Это связано с тем, что наличие на корпусах электрооборудования электрического потенциала по отношению к земле может вызвать искру и вызванные с ней пожар и взрыв. Поэтому заземление установок во взрывоопасных зонах не только защищает людей от

поражения электрическим током, но и предотвращает появление искр. Так как искра может возникнуть при небольших напряжениях (даже при 6 В), заземления должны выполняться для установок любых напряжений. В помещениях и установках в пределах взрывоопасных зон должны быть заземлены все проводки электрооборудования, независимо от напряжения переменного или постоянного тока.

Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению, должна быть присоединена непосредственно к сети заземления при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий проводник заземляющих частей и электроустановки запрещается. для предотвращения загорания возможной взрывоопасной среды от электрических искр при работе или неисправности электрических аппаратов и кабелей, а также недопущения разогрева их внешних поверхностей до температуры воспламенения взрывоопасных смесей, во взрывоопасных помещениях допускается применение только специального оборудования, выполненного в соответствии с нормами для помещения данного класса и соответствующей категории.

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения, что достигается путем уменьшения напряжения на корпус оборудования относительно поверхности земли или за счет малого сопротивления зазем­ления. Защитное заземление является эффективной мерой для электроустановок, питающихся напряжением 1000 В с изолированной нейтралью и напряжением выше 1000 В с любым режимом нейтрали источника питания.

Различают три вида заземлений: рабочее заземление, защитное заземление и заземление грозозащиты, причем в ряде случаев один и тот же заземлитель может выполнять два или три назначения одновременно. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов, генераторов, дугогасящих аппаратов, измерительных трансформаторов напряжения, реакторов, заземление фазы при использовании земли в качестве рабочего провода и пр.

Защитное заземление выполняется для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электрическую установку, путем заземления металлических частей установки (например, баков трансформаторов), которые нормально имеют нулевой потенциал, но могут оказаться под напряжением при перекрытии или пробое изоляции.

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

Укажем исходные данные для расчета заземляющего устройства.

Подстанция 35/6 кВ имеет размеры: длина 40 м, ширина 28 м, грунт – песок (умеренно увлажненный), . Толщина слоя сезонных изменений равна 2,2 м. I климатическая зона. Измерение проводились в июне месяце. Глубина залегания 0,8 м. Искусственный заземляющий вертикальный уголок , длина которого 5 м, соединенный стальной полосой . Тип заземления контурный.

d

Рисунок 7.1 – Залегание электрода относительно земли

Влажность земли нормальная

Найдем сопротивление естественного заземлителя:

, (7.1)

где - измеренное сопротивление растеканию тока естественного заземлителя;

- коэффициент сезонности, ;

.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта:

, (7.2)

где l – длина электрода;

l₁ – длина вертикального электрода, который находится в слое сезонных изменений;

l₂ – ниже слоя сезонных изменений;

.

Расчетное сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода:

, (7.3)

где d – диаметр вертикального уголка;

, (7.4)

где t₀ – глубина залегания уголка,

.

Определяем ориентировочное число вертикальных заземлителей:

, (7.5)

_{где Rв – сопротивление растекания одного вертикального электрода, Ом;}

_{RЗ – предельно допустимое сопротивление, Ом;}

_{n`Э- предварительное значение коэффициента использования вертикальных электродов, n`Э=0,6÷0,8.}

_{Принимаем число вертикальных электродов n=10.}

Рисунок 7.2 – Расположение заземляющего устройства

Сопротивление растеканию горизонтального заземлителя заложенного на глубине 0,8 м от уровня земли (шины, поставленной на ребро):

, (7.6)

где l_г = 144 м – длина горизонтального электрода;

d = 0,04·0,5=0,02 м – высота электрода;

t₀ = 0,8 м.

^,

Сопротивление растеканию тока принятого группового заземлителя:

(7.7)

Отношение расстояния между электродами к их длине:

,

,

.

_{При размещении 10 вертикальных электродов группового заземлителя по прямоугольному контуру при отношении расстояния между электродами к их длине примерно равным 3, коэффициенты использования вертикального и горизонтального электрода, соответственно ηГ =0,56, ηВ =0,74.}

Так как Ом и выполняется условие , то заземляющее устройство, состоящее из 10 вертикальных и 144 м горизонтальной полосы, считается эффективным.