Тема 1. Заземлення і заземлюючі пристрої план

1. Заземлення і заземлюючі пристрої.

2.Розрахунок заземлюючих пристроїв.

Література

1. Електропостачання агропромислового комплексу: підруч. / Козирський В.В., Каплун В.В., Волошин С.М. - К.: Аграрна освіта, 2011. – 448с.

арк.. 429 - 439

2. Притака І.П., Козирський В.В. Електропостачання сільського господарства. – К.: Урожай,

1995, - 304 с.

арк.. 295 - 300

3. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.

- М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с

арк. 285…358.

1. Заземлення і заземлюючі пристрої

Внаслідок появи на ізоляторах або між обмоткою й корпусом вологи й пилу на корпусах генераторів, трансформаторів, електричних машин, апаратів і приладів може виникнути напруга. Більшість з таких зами­кань з часом проходить безслідно. Наприклад, при роботі електродви­гуна волога випаровується й ізоляція відновлюється. Іноді потенціал, що виникає на корпусі, може зберігатися тривалий час. Так, стійким буде потенціал на корпусі машини при порушенні ізоляції однієї з фаз. У цьому випадку він становить велику небезпеку для обслуговуючого персоналу. Дотикання до такого корпуса може призвести до смертель­ного ураження. Для запобігання цьому корпуса електроустановок заземляють.

Заземлюючі пристрої необхідно виконувати за нормами на напругу дотику або за нормами на їх опір у відповідності з ГОСТ 12.1.030—81.

Для установок напругою понад 1000 В з ізольованою нейтраллю, для яких напруга на заземлювачі не повинна перевищувати 250В, опір заземлення (Ом) визначають з нерівності:

, (1.1)

де І_з– струм замикання на землю, А.

Якщо заземлюючий пристрій одночасно використовують і для елек­троустановок напругою менше 1000В, то

. (1.2)

За розрахунковий струм замикання на землю І_зберуть найбільший можливий струм через заземлення. В установках з незаземленою нейтраллю беруть ємнісний струм однополюсного замикання на землю.

При розрахунку заземлення визначають опір розтіканню струму, ви­бирають тип заземлювача, схему контура заземлення, його конструк­тивне виконання. Напругу на заземлювачі відносно землі для різних систем електропостачання вибирають різну.

Останнім часом почали застосовувати глибинні заземлювачі з круг­лої стержневої сталі діаметром 6мм і більше, завдовжки 5...6м. На великій глибині опір заземлення не залежить від атмосферних умов і буде стабільним.

2. Розрахунок заземлюючих пристроїв

Вихідними даними для розрахунку заземлення є:

1. Потужність підстанції.

2. Питомий опір грунту.

3. Кількість повторних заземлень на лініях 0,38 кВ.

4. Наявність природних заземлювачів.

Обгрунтування допустимого опору заземлюючого пристрою підстанції 10/0,4 кВ. Допустима величина заземлюючого пристрою підстанції вибирається, виходячи із слідуючої умови.

Якщо заземлюючий пристрій використовується для електроустановок вище 1000 В і до 1000 В то:

де I_З – розрахунковий струм замикання на землю.

, А

де, U_Н - лінійна номінальна напруга кВ.

L_ПЛ і L_КЛ- відповідно довжина електрично зв'язаних повітряних і кабельних ліній.

В переважній більшості випадків струм замикання на землю в сільських мережах не перевищує 10 А, то приймають І_З=10 А.

Тоді:

Нормативний опір заземлення ТП разом з природними заземлювачами і з повторним заземленням ліній 0,38 кВ не повинен перевищувати 4 Ом. При цьому опір самих штучних заземлювачів не повинен перевищувати 10 Ом.

Приклад

Розрахувати заземлюючий пристрій трансформаторної підстанції напругою 10/0,4 кВ. Від підстанції відходить три повітряні лінії напругою 380/220 В, на яких намічено виконати 15 повторних заземлень нульового проводу. Питомий опір грунту 95 Ом.м. Заземлюючий контур у вигляді прямокутного чотирикутника, виконується шляхом закладання в грунт вертикальних стальних стержнів довжиною 2,5 м і діаметром 12 мм, з'єднані між собою плоскою полосою 40х4 мм. Глибина закладання стержнів 0,8 м, полоси – 0,9 м. Струм замикання на землю на стороні 10 кВ І_З=10 А.

1. Визначаємо розрахунковий опір грунту для стержневих заземлювачів.

, Ом.м

де К_С – коефіцієнт сезонності. Табл. 68 ст. 309 (Л4)

К_С=1,1

К_І – коефіцієнт, який враховує вологість грунту. Табл. 69. ст.309 (Л5)

К_І =1,1

Тоді Ом.м

2. Визначаємо опір вертикального заземлювача із круглої сталі.

, Ом

де L – довжина електрода, м.

h_СР – глибина закладання, яка дорівнює, відстані від поверхні землі до середини стержня, м :

h_СР =0,8+1,25=2,05 м.

Ом

3. Визначаємо загальний опір всіх повторних заземлень.

Ом

де, П - кількість повторних заземлень = 15 шт.

4. Визначаємо розрахунковий опір заземлення нейтралі трансформатора з врахуванням повторних заземлень

Ом

де, r_g - допустиме значення опору заземлюючого пристрою, до якого приєднана нейтраль трансформатора r_g= 4 Ом. Згідно Правил влаштування електроустановок опір заземлюючого пристрою електрообладнання напругою до і вище 1000 В не повинне бути більше 10 Ом , якщо останнє менше 10 Ом.

У цьому випадку Ом.

Приймаємо для розрахунку найменше із всіх цих значень r_ШТ=10 Ом.

5. Визначаємо теоретичну кількість стержнів

шт.

Приймаємо до установки 4 стержні, які розміщені на відстані 5 м, контур у вигляді квадрата довжиною 20 м.

6. Визначаємо опір з'єднувальної полоси

де L - довжина з'єднувальної полоси L=20 м.

–розрахунковий опір грунту Ом.м. К_С=1,1 К_І =1,6

Ом.м

h - глибина закладання горизонтальної з'єднувальної полоси h=0,9 м.

b - ширина полоси b=0,04 м.

Ом

7. Визначаємо дійсну кількість заземлювачів з врахуванням коефіцієнтів екранування вертикальних і горизонтальних заземлювачів.

, шт.

де – коефіцієнт екранування вертикальних електродів =0,7.

–коефіцієнт екранування з'єднувальної полоси =0,45

шт.

Приймаємо до монтажу 4 стержні і проводимо перевірочний розрахунок. Дійсний опір штучного заземлення:

8. Опір заземлюючого пристрою з врахуванням повторних заземлень нульового проводу:

З метою захисту трансформатора споживчих трансформаторних підстанцій від набігаючих хвиль атмосферних перенапруг з сторони лінії 10 кВ і з сторони лінії 0,38 кВ передбачається встановлення вентильних розрядників.