 |
Расчет защитного заземления
|
|
|
|
Цель расчета защитного заземления – определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов и разместить заземляющее устройство на плане электроустановки исходя из регламентированных ПУЭ величин допустимого сопротивления заземления.
Исходные данные для расчета:
- номинальное напряжение электроустановки, В;
- длина воздушных и кабельных линий электропередачи (ЛЭП) для электроустановок выше 1 кВ с изолированной нейтралью;
- режим нейтрали (изолированный, глухозаземленный);
- удельное электрическое сопротивление грунта по результатам измерений, rИЗМ, Ом∙м или тип грунта;
- материал, профиль и размеры вертикальных и горизонтальных заземлителей;
- расположение вертикальных заземлителей – в ряд или по контуру.
Расчет заземляющего устройства производится в следующей последовательности:
1. По таблице А.1 (Приложение А) определяется нормированное значение сопротивления заземляющего устройства Rз доп.
2. Для электроустановок напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью
но не более 10 Ом, (3.1)
где Iз – расчетный ток замыкания на землю, А.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью в качестве расчетного можно принять ток, вычисленный по приближенным формулам:
с воздушными ЛЭП
(3.2)
с кабельными ЛЭП
(3.3)
где Uном – номинальное (наибольшее) напряжение сети, кВ;
lВЛ – общая длина подключенных к сети воздушных линий, км.
lКЛ – общая длина подключенных к сети кабельных линий, км;
I З∑ = IЗВЛ + IЗКЛ. (3.4)
3. По формулам, приведенным в таблице А.3, определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя Rод с учетом измеренного или найденного по таблице А.2 (среднее арифметическое) удельного сопротивления грунта.
|
|
|
4. Предварительно разместив вертикальные заземлители на плане (в ряд или по контуру), определяют число вертикальных заземлителей и расстояния между ними.
5. По этим данным определяют:
- коэффициент использования вертикальных стержней hст (таблица А.4) и полосы hпол (таблица А.5);
- длину полосового заземлителя:
· при размещении вертикальных заземлителей в ряд
lпол = (n-1) × а + 2×L, м, (3.5)
где а – расстояние между вертикальными заземлителями, м;
n – количество вертикальных заземлителей, шт;
L, – расстояние от заземляющего устройства до заземляемого оборудования, м,
· при размещении вертикальных заземлителей по контуру
lпол = (n +1) × а + 2× L, м. (3.6)
6. Определяется суммарное сопротивление одиночных вертикальных заземлителей
(3.7)
6. Определяется сопротивление соединительных полос Rп (по одной из формул таблицы А.3).
7. Определяется суммарное сопротивление соединительных полос с учетом коэффициента использования полосы hпол
(3.8)
8. Определяется общее сопротивление заземляющего устройства
(3.9)
9. Проверяется выполнение условия
. (3.10)
При невыполнении данного условия необходимо увеличить количество вертикальных одиночных заземлителей и, начиная с пункта 4 повторить расчет.
Условие (3.10) должно выполняться.
Пример расчета заземляющего устройства
Заземлению подлежит оборудование подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Длина кабельных линий lКЛ = 8 км, воздушных линий – lВЛ = 20 км. Измеренное с учетом климатических коэффициентов значение удельного сопротивления грунта составляет rИЗМ = 100 Ом×м.
Заземляющее устройство расположить по контуру. Расстояние от заземляющего устройства до подстанции 4 м.
В качестве вертикальных стержней предполагается применить уголковую сталь длиной 2,5 м, в качестве горизонтальных заземлителей – стальную полосу.
|
|
|
Расстояние между вертикальными заземлителями – 2,5 м.
Расчет
1. Расчетный ток замыкания на землю со стороны 6 кВ определяется из выражений (3.2) и (3.3)
IзΣ = 5,14 А.
Тогда допустимое значение сопротивления заземляющего устройства оборудования подстанции напряжением 10/0,4 кВ составит
так как полученное значение превышает 10 Ом, то принимаем RЗДОП = 10 Ом.
Но, к заземляющему устройству присоединяются корпуса оборудования напряжением до 1 кВ и выше 1кВ (0,4 и 6 кВ), то в соответствии с [9] сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.
Таким образом, 
2. По формуле для стержневого заземлителя в грунте (таблица А.3) определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя Rод с учетом измеренного удельного сопротивления грунта
,
где d – эквивалентный диаметр вертикального заземлителя, м.
Для уголка размером 25х25х4 мм (S = 200 мм2, что согласно таблицы А.6 больше минимально допустимой площади поперечного сечения 100 мм2) d = 0,95×b = 0,95×0,025=0,024 м (b – ширина стороны уголка, м).
- удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м. Из исходных данных =100 Ом·м (или таблица А.2);
H – расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м. Верхний конец вертикального заземлителя должен находиться на расстоянии 0,5 м от поверхности земли. Тогда, 
;
l – длина вертикального заземлителя, м. Из исходных данных l = 2,5 м.
3. В соответствии с исходными данными заземлители размещаются по контуру с предварительным количеством вертикальных заземлителей n = 20 шт.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
Тогда длина полосового заземлителя при размещении вертикальных заземлителей по контуру согласно выражению 3.5 будет равно
lпол = (n +1) × а + 2× L = (20 + 1)· 2,5 + 2· 4 = 60,5 м.
4. Определяются коэффициенты использования вертикальных стержней hст (таблица А.4) и полосы hпол (таблица А.5) как среднее арифметическое
hст = 0,47;
hпол = 0,27.
5. Определяется суммарное сопротивление одиночных вертикальных заземлителей
6. Определяется сопротивление соединительных полос Rп по формуле для полосы в грунте (таблица А3)
7. Определяется суммарное сопротивление соединительных полос с учетом коэффициента использования полосы hпол
|
|
|
8. Определяется общее сопротивление заземляющего устройства
9. Проверяется выполнение условия
.
Условие выполняется, заземляющее устройство рассчитано правильно.
Как видно из полученного результата, получился запас, поэтому, можно уменьшить число вертикальных заземлителей и произвести заново расчет.
Результат расчета должен быть как можно ближе к нормируемому значению сопротивления заземляющего устройства.
|
|
|
