Расчет защитного заземления

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления — число, размеры и раз­мещение одиночных заземлителей и заземляющих прово­дов, при которых напряжения прикосновения и шага в пе­риод замыкания фазы на заземленный корпус не превышают безопасных значений.

Порядок расчета: а) уточняются исходные данные; б) определяется расчетный ток замыкания на землю; в) оп­ределяется требуемое сопротивление растекания заземля­ющего устройства; г) определяется требуемое сопротивле­ние искусственного заземлителя; д) составляется предвари­тельная схема (проект) заземляющего устройства, т. е. выбираются тип заземления, форма, количество и размещение электродов на участке; е) определяются параметры за­земления; ж) производится проверка термической устой­чивости.

Исходные данные для расчета

Для расчета заземления необходимы следующие сведения:

1) характеристика электроустановки — тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, спо­собы заземления нейтралей и т. п.;

2) компоновка (размещение) оборудования на участке или в помещении установки;

3) данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где предполагается сооружение заземлителя, и погодных (климатических) условий, при которых про­изводились эти измерения, а также характеристика кли­матической зоны (в соответствии с табл. 7);

4) данные об естественных заземлителях: какие соору­жения могут быть использованы для этой цели и сопро­тивление их растеканию тока;

5) расчетный ток замыкания на землю; если ток неиз­вестен, его вычисляют обычными способами.

Расчетный ток замыкания на землю

То ком замыкания на землю называется ток, проходящий через землю в месте замыкания, т. е. в месте случайного электрического соединения находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктив­ными частями, не изолированными от земли, или непо­средственно с землей.

Электроустановки напряжением выше 1000в условно разделяются на две группы:

1. Установки с большими токами за­мыкания на землю, в которых однофазный ток замыкания на землю больше 500а. К ним относятся в основном установки напряжением 110кв и выше с глухо заземленной нейтралью, т. е. присоединенной к заземля­ющему устройству непосредственно или через малое сопро­тивление (трансформатор тока и др.).

2. Установки с малыми токами замы­кания на землю, в которых однофазный ток замы­кания на землю не превышает 500а. К ним относятся в ос­новном установки напряжением до 35кв включительно с изолированной нейтралью, т. е. не присоединенной к за­земляющему устройству или присоединенной через аппа­раты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

В установках с большими токами замыкания на землю расчетным током является наибольший из токов однофазного замыкания (установившееся значение), проходящих через рассчитывае­мое заземляющее устрой­ство. При определении этого тока должны быть учтены: возможность замы­кания фазы на землю, как в пределах проектируемой электроустановки, так и вне ее, распределение то­ка замыкания на землю между заземленными ней­тралями сети, возможные в эксплуатации схемы ра­боты сети. Покажем это на примере сети, приведен­ной на рис. 13.

Рис. 13. К определению расчетного тока замыкания на землю в установках выше 1000в с большими токами замыкания на землю

а) Пусть нейтрали транс­форматоров заземлены на всех подстанциях (рис. 13, а). Тогда при замы­кании фазы на землю ток , стекающий в землю, будет суммой токов, посы­лаемых к месту замыкания каждой подстанцией, т. е.

(5)

Если замыкание про­изошло в пределах одной из подстанций, например , то токи через заземле­ния подстанций будут: для подстанции , а для других — соответственно и .

б) Если замыкание произошло вне подстанций (рис. 13, б), то через заземления подстанций будут проходи токи , и соответственно.

в) Если на подстанциях и нейтрали изолированы, то при замыкании фазы на землю на подстанции (рис. 13, в) через заземляющие устройства подстанций и пройдет полный ток замыкания на землю , ко­торый посылается подстанцией . Очевидно, при этой схеме во всех случаях замыкания наибольшим током для каждой подстанции будет ток ; он и будет расчетным током.

В установках с малыми токами замыкания на землю расчетный ток зависит от наличия аппаратов, компенси­рующих емкостный ток сети.

Рис. 14. К определению расчетного тока замыкания на землю в установках выше 1000в с малыми токами замыкания на землю и компенсацией емкостных токов.

В установках без компенсации ем­костных токов расчетным током является полный ток замыкания на землю. Для сети с нейтралью, не присоединенной к заземляющему устройству, это будет ем­костный ток однофазного замыкания на землю, который приближенно может быть определен из выражения

, а, (6)

где — линейное напряжение сети, кв;

, — длины электрически связанных линий кабельных и воз­душных соответственно, км.

В установках с компенсацией ем­костных токов в качестве расчетного тока при­нимаются:

1) для заземляющих устройств, к которым присоеди­нены компенсирующие аппараты, — ток, равный 125% но­минального тока этих аппаратов . В действительных условиях при пробое на корпус в установке, имеющей компенсирующий аппарат (рис. 14, а), через заземлитель будет проходить лишь полный емкостный ток однофазного замыкания на землю; однако поскольку возможна перекомпенсация емкостных токов (которая применяете для исключения резонанса напряжений при отключена части сети), за расчетный ток принимается ;

2) для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, — остаточный ток замыкания на землю, возможный в данной сети при отключении наиболее мощного компенсирующего аппарата, но не менее 30а; в самом деле, при пробое на корпус в установке , не имеющей компенсирующих аппаратов (рис. 14,б), через ее заземлитель пойдет остаточный, т. е. некомпенсированный, ток , равный разности емкостного и тока компенсирующего аппарата установки . Ток и является расчетным током.

Для установок с малыми токами замыкания на землю допускается в целях упрощения принимать в качестве расчетного ток срабатывания релейной защиты от междуфазных замыканий или ток плавления предохранителе если ток замыкания на землю равен или больше 1,5-кратного тока срабатывания релейной защиты или 3-кратного номинального тока предохранителя.