Проектирование защитного заземления электроустановок

Проектирование защитного заземления электроустановок.

 

 Задание: Рассчитать совмещенное ЗУ для цеховой трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ, подсоединенной к электросети с изолированной нейтралью. При этом принять: разомкнутый контур ЗУ, в качестве вертикального электрода - уголок шириной bв = 16 мм; в = 50 м, горизонтальный электрод - Sг = 40 мм2; dг = 12 мм.

Исходные данные: Грунт каменистый, H0 = 5 м, lвоз= 15 км, lкаб = 60 км, nв = 6 шт, lв = 2,5 м, ав = 5 м, Rе = 15 Ом.

Расчет:

Расчетный ток замыкания на землю:

где Uл - линейное напряжение сети, кВ; lкаб - общая длина подключенных к сети кабельных линий, км; lвоз - общая длина подключенных к сети ЛЭП, км.

Определение расчетного удельного сопротивления грунта:

где rтабл.=700 Ом × м - измеренное удельное сопротивление грунта (из табл. 6.3 [2] для каменистого грунта); y=1,3 - климатический коэффициент, принятый по табл. 6.4 [2] для каменистого грунта.

Определение необходимости искусственного заземлителя и вычисление его требуемого сопротивления.

Сопротивление ЗУ Rзн выбирается из табл. 6.7 [2] в зависимости от U ЭУ и rрасч в месте сооружения ЗУ, а также режима нейтрали данной электросети:

Rе > Rзн, Þ искусственный заземлитель необходим. Его требуемое заземление:

Определение длины горизонтальных электродов для разомкнутого контура ЗУ:

где ав - расстояние между вертикальными электродами nв.

Расчетное значение сопротивления вертикального электрода:

Расчетное значение сопротивления горизонтального электрода по (формуле г) :

Коэффициенты использования для вертикальных и горизонтальных электродов по данным табл. 6.9 [2] равны: hв = 0,73, hг = 0,48.

Расчетное сопротивление группового заземлителя:

R > Rи, значит увеличиваем количество электродов

Принимаем n = 25.

lг = 125 м

Rг = 17,2 Ом

По табл. 6.9 hв = 0,63, hг = 0,32

R = 15.84

R >Ru

nв = 45

lг = 225 м

Rг = 10,3 Ом

По табл. 6.9 hв = 0,58, hг = 0,29

R = 10,8 Ом

Rк = Rе×R/(Rе + R) Rмз

Rл = 15×10,8/(15+10,8) = 6,27 Ом 6,3 Ом

Rе – естественное сопротивление, Ом;

Rи – сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

Rв – сопротивление вертикального электрода, Ом;

Rг – сопротивление горизонтального электрода, Ом;

R – сопротивление группового заземлителя, Ом;

Rк – общее сопротивление комбинированного ЗУ, Ом;

hв, hг – коэффициент использования вертикального и горизонтального электродов;

ав – расстояние между электродами, м;

lв – длина электродов, м;

nв – количество вертикальных электродов.

Рис. 3.1. Вертикальный электрод

 

Рис. 3.2. План комбинированного ЗУ Rи

Рис. 3.3. Схема использования освещенного ЗУ в системе защитного ЭУ напряжением до и свыше 1 кВ

1 – заземляющий проводник;

2 – горизонтальный заземлитель;

3 – вертикальный заземлитель;

4 – естественный заземлитель (пруток) с Rе = 15 Ом;

ЭУ1 – высоковольтная ЭУ;

ЭУ2 – низковольтная ЭУ.

Конструктивные решения:

1. присоединение корпусов электромашин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п., металлических корпусов передвижных и переносных ЭУ и ЗУ при помощи заземляющего проводника сечением не менее 10 мм2.

2. расположение ЗУ, как правило, в непосредственной близости от ЭУ. Оно должно из естественных и искусственных заземлителей. При этом в качестве естественных заземлителей следует использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей), обсадные трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, и другие элементы. Для искусственных заземлителей следует применять только стальные заземлители.