Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Выносное заземляющее устройство (рис. 4.4) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.
Рис.4.4. Выносное заземляющее устройство
Существенный недостаток выносного заземляющего устройства – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент прикосновения a1 = 1. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1000В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения U пр.доп (с учетом коэффициента напряжения прикосновения, учитывающего падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек, a2):
где I з – ток, стекающий в землю через заземляющее устройство; r з – сопротивление растеканию тока заземляющего устройства.
Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления заземляющего проводника.
Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырой, глинистый, в низинах и т. п.).
Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть в следующих случаях:
при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории;
при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли;
при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т. п.
Контурное заземляющее устройство (рис. 4.5) характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются на площадке по возможности равномерно, и поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным.
Рис. 4.5. Контурное заземляющее устройство
Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциалов на защищаемой территории до таких значений, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это достигается за счет соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.
Расчет защитного заземления в однородной земле способом коэффициентов использования.
При расчете заземляющего устройства любым способом необходимо определить для него требуемое сопротивление.
Определение требуемого сопротивления заземляющего устройства производят в соответствии с ПУЭ.
Для установок напряжением до 1 кВ сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе типа IT должно соответствовать условию:
где R з - сопротивление заземляющего устройства, ом; U пр.доп – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 в; I з– полный ток замыкания на землю, А.
Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность трансформаторов и генераторов, питающих сеть, не превышает 100 кВА, в том числе суммарная мощность трансформаторов и (или) генераторов, работающих параллельно.
Для установок напряжением выше 1 кВ ыше 1 кВ сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать:
0,5 Ом при эффективно заземленной нейтрали (т. е. при больших токах замыкания на землю);
250/ I з, но не более 10 Ом при изолированной нейтрали (т. е. при малых токах замыкания на землю) и условии, что заземлитель используется только для электроустановок напряжением выше 1000 В.
В этих выражениях I з — расчетный ток замыкания на землю.
При расчете заземлителя в однородной земле способом коэффициентов использования значение расчетного сопротивления этого заземлителя R определяют в следующем порядке:
1) по предварительной схеме заземлителя, нанесенной на план установки, определяют длину горизонтальных и количество п вертикальных электродов;
2) по соответствующим формулам вычисляют расчетные сопротивления горизонтальных электродов (суммарное сопротивление) Rг и одного вертикального Rв;
3) находят коэффициенты использования для вертикальных и горизонтальных электродов h в и hг;
4) вычисляют расчетное сопротивление заземлителя R по уравнению, в которое подставляют полученные расчетные значения п, Rг, Rв, h в,и h в:
.
