Назначение и конструкция заземляющих устройств

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В УСТАНОВКАХ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановка (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) – это значит:

- определить расчетный ток замыкания на землю и сопротивление ЗУ ;

- определить расчетное сопротивление грунта ( ;

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Назначение и конструкция заземляющих устройств

Все металлические части электроустановок, нормально не нахо­дящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряже­ний прикосновения. Заземление обязательно для всех установок напряжением 500 В и выше, а в помещениях с повышенной опас­ностью, особо опасных и в наружных установках — при напряже­нии выше 36 В переменного тока.

В электрических установках заземляются: корпуса электри­ческих машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки из­мерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металличес­кие конструкции распределительных устройств, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и дру­гие металлические конструкции, связанные с установкой электро­оборудования.

Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функ­ций или нарушается режим работы электроустановки.

Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии при­меняется грозозащита с помощью разрядников, искровых проме­жутков стержневых и тросовых молниеотводов, которые присое­диняются к заземлителям. Такое заземление называется гро­зозащитным.

Обычно для выполнения всех трех типов заземления используют одно заземляющее устройство.

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естест­венных заземлителей применяют водопроводные трубы, оболочки кабелей, фундаменты и металлические части зданий, фундаменты опор, надежно соединенные с землей, а также системы трос — опора.

В качестве искусственных заземлителей применяют металлические стержни, уголки, полосы, погруженные в почву для надежного контакта с землей.

Количество заземлителей (труб, уголков, стержней) определя­ется расчетом в зависимости от необходимого сопротивления зазем­ляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения.

Размещение искусственных заземлителей производится таким об­разом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории ОРУ прокладываются заземляющие полосы на глубине 0,5—0,7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном нап­равлении, образуя заземляющую сетку, к которой присоединяется заземляемое оборудование.

На рис. 1 показаны план расположения контура заземления на открытом распределительном устройстве. А также кривые изменения потенциалов по территории ОРУ.

При пробое изоляции в каком-либо аппарате его корпус и

Рис. 1. Распределение потенциала по поверхности земли в поле заземлителя.

заземляющий контур окажутся под некоторым потенциалом Растекание тока с электродов заземления приводит к постепенному уменьшению потенциала почвы вокруг них. Внутри контура заземления потенциалы выравниваются, поэтому, прикасаясь к поврежденному оборудованию. Человек попадает под небольшую разность потенциалов (напряжение прикосновения), которое составляет некоторую долю потенциала на заземлителе:

,

где – коэффициент напряжения прикосновения, значение которого зависит от условий растекания тока с заземлителя и человека.

Шаговое напряжение, т.е. разность потенциалов между двумя точками поверхности, расположенными на расстоянии 0,8 м, внутри контура невелико ( . За пределами контура кривая распределения потенциалов более крутая. Поэтому шаговое напряжение увеличивается ( . При больших токах замыкания на землю для уменьшения по краям контура у входов и выходов укладываются дополнительные стальные полосы. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений .

В установках с незаземленными и эффективно заземленными нейтралями требования к расчету защитного заземления принципиально отличаются.

В установках с незаземленными или резонансно-заземленными нейтралями (сети 6,10,35 кВ) ограничивается величина потенциала на заземлителе ( ), т.е. нормируется сопротивление заземляющего устройства . Это объясняется тем, что замыкание фазы на землю вызывает протекание сравнительно небольшого емкостного тока и этот режим может быть длительным. Вероятность попадания под напряжение в момент прикосновения к заземленным частям увеличивается.

В установках с эффективно заземленной нейтралью (сети 110 кВ и выше) замыкание фазы на землю является коротким замыканием и быстро отключаются релейной защитой, в результате чего уменьшается вероятность попадания под напряжение .

Токи однофазного к.з. весьма значительны, поэтому резко возрастают потенциалы на заземлителе. В этих установках нормируется величина , которая определяется в зависимости от длительности протекания тока через тело человека.

Напряжение не нормируется, так как путь тока нога-нога для человека менее опасен, чем путь рука-ноги.