Связь между заземляющими устройствами нескольких аналогичных установок

Защитные заземляющие устройства аналогичных электроустановок, получающих энергию от одной и той же сети с изолированной нейтралью, целесообразно соединять электрически или выполнять их как одно целое. Дело в том, что при замыкании на корпус разных фаз в двух установках, имеющих раздельные заземляющие устройства (рис. 6) возникает двойное замыкание на землю.

При двойном глухом замыкании на землю эффек­тивность заземления резко снижается, так как ток замыкания на землю зависит от величины сопротивлений тех заземляющих устройств, кото­рые участвуют в цепи замыкания.

Рис. 6. Схема двойного глухого замыкания на землю

В случае замыкания на корпус 1 фазы А и на корпус2 фазы В через заземления с сопротивлениями R_з1и R_з2, не соединенные между собой, будет протекать ток замыкания на землю, который определяется по закону Ома:

, (13)

где и – напряжения фаз А и В относительно земли;

R_з1и R_з2 – сопротивления заземляющих устройств установок 1 и 2 соответственно, Ом.

При этом

, (14)

где U_ab – напряжение между фазами А и В, то есть линейное напряжение сети, В.

Тогда ток замыкания определится из выражения

(15)

или модуль тока замыкания на землю

, (16)

где U – фазное напряжение сети, В.

Напряжения поврежденных фаз и корпусов, на которые про­изошло замыкание, относительно земли можно определить как па­дения напряжения в сопротивлениях заземлений R_з1и R_з2:

; . (17)

Подставив в эти выражения значения тока замыкания на зем­лю, получим:

, (18)

, (19)

где U_ab – линейное напряжение сети, В.

Эти выражения показывают, что напряжения каждой из двух поврежденных фаз и заземленных корпусов относительно земли яв­ляются частью линейного напряжения, которое делится пропорцио­нально сопротивлениям R_з1и R_з2. Если уменьшить сопротивление любого заземлителя, напряжения относительно земли перераспре­деляются, но одно из них остается опасным.

При равенстве R_з1и R_з2 напряжения, возникшие на заземлённом оборудовании обеих установок, оказываются одинаковыми:

. (20)

Такое напряжение на заземлённых элементах установок опасно в отношении поражения током, тем более что двойное замыкание в этом случае может существовать длительно.

Например, в сети напряжением 380 В произошло двойное замыкание на зем­лю. Сопротивление заземлителя R_з1= R_з2 = 4 Ом. Ток замыкания на землю

Напряжение заземленных корпусов относительно земли

U_aз=U_bз=47,5·4=190 В.

В процессе эксплуатации второго заземлителя его сопротивление увеличилось до 16 Ом, ток замыкания на землю уменьшился до 19 А, а напряжения корпусов относительно земли перераспределились: U_aз=76 В; U_bз=304 В.

Если же заземляющие устройства установок 1 и 2 соединить с помощью металлических шин или заземлители их выполнить как одно целое, то двойное замыкание на землю превратится в короткое замыкание между фазами, что вызовет быстрое отключение электроустановок от сети максимальной токовой защитой, т.е. обеспечит кратковременность аварийного режима. Вместе с тем в течение аварийного периода резко уменьшится напряжение на оборудовании, так как при этом значительно увеличится падение напряжения в сопротивлениях обмоток трансформатора и фазных проводов вследствие прохождения через них большого тока короткого замыкания.

При невозможности соединить заземляющие устройства (из-за больших расстояний и по другим причинам) необходимо оснастить эти установки релейной защитой от однофазных или двойных замыканий на землю.