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.