30.5. Устройство защитных заземлений

Устройство защитного заземления в карьере. Защитное заземление работающих в карьере стационарных и передвижных электрических установок, машин и механизмов, напряжением до 1000 В и свыше 1000 В выполняется общим. Общая часть заземления стационарных и передвижных устано­вок, машин и механизмов должна осуществляться путем непре­рывного электрического соединения между собой заземляющих: проводов и заземляющих жил гибких кабелей, с помощью ко­торых заземляющие части присоединяются к заземлителям. Заземляющая сеть должна иметь автоматический контроль ее непрерывности.

Общее заземляющее устройство карьера состоит из цент­рального и местных заземляющих устройств. Центральные заземляющие устройства располагаются у ГПП карьера или отдельно на борту его. Местные заземляющие устройства выпол­няют в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных приключательных пунктов, передвижных комплектных трансфор­маторных подстанций напряжением 6—10/0,4 кВ и других ус­тановок.

Передвижные приключательные пункты, ПКТП-6-10/0,4 кВ и другие передвижные установки, расположенные в карьере с удельным сопротивлением грунта свыше 200 Ом-м, должны заземляться присоединением к одному из центральных зазем­ляющих устройств. Общее сопротивление заземления любого потребителя электроэнергии должно быть не более 4 Ом.

Если удельное сопротивление грунта в карьере меньше или равно 200 Ом-м, то все потребители электроэнергии должны дополнительно заземляться путем подсоединения их к местным заземляющим устройствам, выполненным непосредственно у пе­редвижных объектов. Сопротивление местных заземляющих устройств не нормируется.

Примерная схема устройства защитного заземления на карьере приведена на рис. 30.3.

В районах со скалистым грунтом и вечной мерзлотой с удельным сопротивлением грунта более 500 Ом-м допус­кается увеличение нормируемого сопротивления защитного за­земления, но не более десятикратного (т. е. не более 40 Ом).

В качестве магистральных заземляющих проводов, прокла­дываемых на опорах воздушных линий электропередачи в карьере, рекомендуется применять для стационарных устано­вок стальные однопроволочные и сталеалюминиевые провода,

для передвижных установок — алюминиевые и сталеалюминие­вые провода.

Сечение магистральных заземляющих проводов должно быть: стальных однопроволочных — диаметром не менее 6 мм, стальных многопроволочных, сталеалюминиевых и алюминие­вых проводов не менее 35 мм².

Устройство защитных заземлений в подзем­ных выработках. При электроснабжении участков очист­ных работ от центральной подземной станции устраивают об­щую для всей шахты сеть заземления, к которой подключают главный и местные заземлители и все подлежащие заземлению установки и аппараты. Схема защитного заземления приведена на рис. 30.4.

В зумпфе 1 шахты заложен главный заземлитель 2 (сталь­ной лист площадью не менее 0,75 м² и толщиной не менее 5 мм). Заземляющим отводом 3 (стальной полосы сечением не менее 100 мм²) главный заземлитель соединяется с заземляю­щими шинами 4 центральной подземной подстанции.

Отводом 9 (стальные проводники сечением не менее 50 мм²) все. аппараты и установки, подлежащие заземлению, соеди­няются с заземляющими шинами.

Свинцовая оболочка и стальная броня кабелей 5 напряже­нием свыше 1000 В, отходящих от центральной подземной под­станции к участковой подземной подстанции, присоединяются отводами 9 к заземляющим шинам; тем самым они присоеди­няются к главному заземлителю.

Отдельные отрезки бронированных кабелей 5 и 12, соеди­ненные кабельными муфтами 6, электрически соединяются между собой перемычками 7 (медными сечением не менее 25 мм² или стальными сечением не менее 50 мм²). Корпус ка­бельной муфты при помощи хомута с болтом надежно соеди­няется с перемычкой 7. Кроме того, муфта соединяется отво­дом 9 с местным заземлителем 8 или 13. При этом если выра­ботка, в которой проложен кабель, имеет водоотводную канаву, то местный заземлитель выполняется из стальной полосы пло­щадью не менее 0,6 м² и толщиной не менее 3 мм, заложенной в углублении канавы. Если же выработка сухая, то местный заземлитель выполняется при помощи трубы диаметром не ме­нее 35 мм.

Все оборудование на участковой подземной подстанции за­земляется посредством присоединения всех аппаратов и машин, подлежащих заземлению, к оболочкам бронированных кабелей и через них к главному заземлителю 2. Кроме того, все зазем­ляемые аппараты, машины и узлы отводами 9 соединяются с за­земляющими шинами 10 участковой подстанции, которые, в свою очередь, отводом 9 соединены с местным заземлите­лем 11.

Аппаратура распределительного устройства участка РП при помощи оболочек бронированного кабеля 12 напряжением до 1000 В соединяется с главным заземлителем 2 и отводом 9 с местным заземлителем.

Электродвигатели 14 передвижных механизмов и машин за­земляются заземляющей жилой 15 гибкого резинового ка­беля.

Оборудование осветительных установок (осветительный трансформатор 16, тройниковые муфты 18 и светильники 17) заземляется также заземляющими жилами 15 гибких кабелей.

30.6. Расчет защитного заземления карьерных электроустановок

Целью расчета защитного заземления является определение числа электродов заземлителя и сечения проводов сети зазем­ления.

Сопротивление защитного заземления карьерных электро­установок напряжением до 1000 В должно быть не более 40 м.

Для установок напряжением выше 100 В при использовании защитного заземления одновременно для установок напря­жением до 1000 В общее сопротивление (Ом) защитного за­земления определяют по уравнению

где I₃ — расчетный ток замыкания на землю, А.

Расчетный ток (А) однофазного замыкания на землю может быть определен по уравнению

где U_л — линейное напряжение сети, кВ; l_к— общая длина электрически связанных между собой кабельных линий, км; l_в — общая длина электрически связанных воздушных линий, км.

Для дальнейшего расчета принимается наименьшее значе­ние сопротивления заземления.

Необходимое сопротивление заземления (Ом)

где R₃ — общее сопротивление защитного заземления, Ом; R_3.пр — сопротивление проводов заземляющей сети до наиболее удаленного потребителя электроэнергии, Ом; R_{з. ж} — сопротив­ление заземляющей жилы кабеля (экскаватора или бурового станка), Ом.

Число заземляющих электродов заземлителя

где r_э.з — сопротивление одного электрода заземлителя, Ом; т) — коэффициент использования электродов заземлителя.

Сопротивление электродов заземлителя зависит от их формы, глубины заложения и удельного сопротивления грунта.

Для одиночной трубы, верхний конец которой расположен ниже уровня земли, сопротивление (Ом)

где ρ — удельное сопротивление грунта, Ом-см; l — длина трубы, см; d — диаметр трубы, см; t — глубина заложения трубы, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы, см.

При d = 60 мм, l = 250 см и l = 70+125=195 см формула (30.6) принимает вид

Учитывая, что трубы являются дифицитным материалом, в качестве электродов заземлителя следует принимать угловую сталь 50х50х5 или 60х60х5.

При определении сопротивления электродов из угловой стали введено понятие условного диаметра (см)

где b — ширина полки уголка, см.

Подставив в уравнение (30.6) условный диаметр уголков, получим при l = 250 см:

для уголка 50x50x5

для уголка 60x60x5

Если электроды забиваются в грунт так, что их верхний ко­нец находится на уровне земли, то формула (30.6) примет вид

Сопротивление соединительной полосы заземлителя при рас­чете не учитывается.