2.8. Розрахунок заземлюючого пристрою.

Захисним зануленням в електроустановках до 1000В називається навмисне з’єднання частин електроустановки, що нормально не знаходяться під напругою, з глухо заземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму або з глухо заземленою середньою точкою джерела в мережах постійного струму.

Схема занулення елементів електрообладнання в установках до 1000В з глухо заземленою нейтраллю, малюнок .2.8.1.

.

Малюнок 2.8.1

1 – захисний нульовий провідник; 2 – корпус автоматичного вимикача;

3 – корпус електродвигуна.

При пошкодженні ізоляції (замиканні фази на корпус) утворюється однофазне коротке замикання. Струм короткого замикання, що протікає по петлі фаза-нуль, повинен привести до миттєвого відключення пошкодженої ділянки. Задача занулення полягає в утворенні найменшого опору на шляху проходження струму однофазного короткого замикання та створенню надійного відключення автоматичних вимикачів або запобіжників або пускачів.

Заземлюючий пристрій складається із заземлювачів та заземлювальних провідників. В якості заземлювачів використовують в першу чергу природні заземлювачі: прокладені в землі стальні водопровідні труби, труби артезіанських скважин, стальна броня і свинцеві оболонки силових кабелів, що прокладені в землі, металеві конструкції будівель та споруд, що мають надійний контакт в землі, різного роду трубопроводи, що прокладені в землі. Забороняється використовувати в якості природних заземлювачів трубопроводи горючих рідин, газів, алюмінієві провідники та кабелі, що прокладені в блоках, тунелях, каналах. Опір розтікання струму з цих заземлювачів визначається шляхом замірів.

Якщо опір природних заземлювачів недостатній, то застосовують штучні заземлювачі.

Штучні заземлювачі можуть бути з чорної сталі без покриття або з покриттям, нержавіючої сталі і міді. Матеріал, який використовується для заземлювачів і заземлювальних провідників, повинен бути електрохімічно сумісним з матеріалом з’єднувальних та контактних елементів.

Мінімальні розміри заземлювачів та заземлювальних провідників, прокладених в землі мають відповідати Табл. 2.8.1. Табл. 2.8.1.

Матеріал	Характер зовнішньої поверхні	Тип зазем- лювачів	Діаметр, мм	Переріз, мм2	Товщина стінки, мм	Товщина покриття, мкм
Сталь чорна	Без покриття	Для вертикальн. Заземлювачів: круглий	16	-	-	-
Сталь чорна	Без покриття	Для горизонталь- них заземлювачів: круглий прямокутна штаба профіль	10 - -	- 100 100	- 4 4	- - -
Сталь чорна з покриттям	Гаряче оцинковане покриття	Для вертикальних заземлювачів: круглий	16	-	-	70
Сталь чорна з покриттям	Гаряче оцинковане покриття	Для горизонталь- них заземлювачів: круглий прямокутна штаба профіль	10 - -	- 90 90	- 3 3	50
Сталь чорна з покриттям	Гальваніч-не мідне покриття	Для вертикальних заземлювачів: круглий	14	-	-	250
Сталь чорна з покритям	Гальваніч-не мідне покриття	Для горизонтальних заземлювачів: круглий	10	-	-	250
Нержавіюча сталь	Без покриття	Для вертикальних заземлювачів: круглий	16	-	-	70
Нержавіюча сталь	Без покриття	Для горизонталь- них заземлювачів: круглий прямокутна штаба профіль	10 - -	- 90 90	- 3 3	50
Мідь	Без покриття	круглий	12	-	-	-
Мідь	Без покриття	Прямокутна штаба	-	50	2	-
Мідь	Без покриття	Труба	20	-	2	-
Мідь	Без покриття	Канат багатодротовий	1,8 для кожного з дротів	35	-	-

В усіх випадках в електроустановках до 1кВ з глухо заземленою нейтраллю переріз заземлювального провідника, який з’єднує заземлювальну частину джерела живлення із заземлювачем повинен бути:

- не менше 6 мм² – для міді;

- не менше 16 мм² – для алюмінію;

- не менше 50 мм² – для сталі.

Опір заземлювального пристрою, до якого приєднано нейтраль джерела живлення або виводи джерела однофазного струму в будь-яку пору року не повинен перевищувати 2,4,8 Ом відповідно для лінійних напруг 660, 380, 220 В джерел трифазного струму або 380, 220, 127 В джерела однофазного струму. На кінцях повітряних ліній електропередач як з неізольованими, так і самоутримними ізольованими проводами або відгалужень від них довжиною понад 200 м слід влаштовувати повторні заземлення РЕN- (РЕ) –провідника, якщо кількість відхідних ліній не менша двох. Опір заземлювача, до якого приєднують нейтраль трифазного струму або виводи джерела однофазного струму, повинен бути не більшим 15, 30, 60 Ом відповідно для лінійних напруг 660, 380 і 220 В джерел трифазного струму або 380, 220, 127 В джерела однофазного струму.

При використанні штучних заземлювачів потрібно знати, що одинокі заземлювачі, які закладені в грунт, не впливають один на одного, якщо відстань між ними не менша 40 м.

Так, як одинокі заземлювачі розташовують в землі на відстані 2,5-3 м, то струми, що стікають із заземлювачів в землю викликає явище взаємного екранування між заземлювачами, яке полягає в тому, що поле розтікання струму кожного окремого заземлювача обмежується полями сусідніх заземлювачів. В результаті екранування загальна провідність групи заземлювачів не рівна сумі провідність одиночних заземлювачів. Опір розтікання складного заземлювача визначається:

R_∑ = R1/n∙η;

де: η – коефіцієнт екранування трубчатих заземлювачів, який залежить від числа, взаємного екранування. Опір розтіканню заземлювачів в основному залежать від питомого опору грунту ρ , який в свою чергу залежить від складу грунту, вологи, температури, щільності прилягання грунту, наявності розчинних солей. Із зміною пори року змінюються і опори розтіканню заземлювачів.

Величини питомих опорів грунту по дослідних даних:

Пісок вологий – 10-100 Ом∙м;

Гравій, щебінь – 200 Ом∙м;

Орена земля, змішаний грунт (глина, вапно, щебінь) – 10 Ом ∙м;

Суглинок або глина (вологість 20% по об’єму) – 4-6 Ом ∙м;

Глина (вологість 40% по об’єму) – 1-4 Ом ∙м;

Кам’янистий грунт – 400 Ом ∙м.

Грунт навколо заземлювача є неоднорідним, наявність в ньому піску, будівельного сміття та підземних стічних вод пливає на його опір, а тому ПУЕ рекомендує визначити питомий опір ρ грунту шляхом безпосередніх вимірів в тому місці, де розміщуються заземлювачі. При цьому потрібно враховувати сезонні коливання питомого опору. Збільшення питомого опору землі в зимній час і сухий літній час враховується за допомогою коефіцієнтів підвищення. Коефіцієнт підвищення залежить від стану грунту під час замірів і кількості опадів, що випали безпосередньо перед замірами.

Розрізняють три значення коефіцієнтів:

ψ₁- питомий опір відповідає приблизно мінімальному значенню (грунт вологий), перед вимірами була велика кількість опадів;

ψ₂- питомий опір відповідає приблизно середньому значенню (грунт середньої вологості), перед вимірами була невелика кількість опадів; ψ₃- питомий опір відповідає приблизно найбільшому значенню (грунт сухий), перед вимірами ь опадів не було).

Розрахунковий питомий опір грунту в місці розташування пристрою:

ρ = ρ_вим. ∙ ψ ₂;

де: ρ_вим. – виміряний питомий опір грунту;

ψ₂ - коефіцієнт підвищення опору.

Розрахункові значення коефіцієнтів підвищення опору для різних груп та глибин закладки,

Табл.2.8.2.

Характер грунту	Глибина закладки, м	ψ1	ψ2	ψ3
Суглинок	0,8-3,8	2,0	1,5	1,4
Садова земля (0,6м) нижче шар глини	0-3	-	1,32	1,2
Гравій з глиною, нижче глина	0-2	1,8	1,2	1,1
Вапно	0-2	2,5	1,51	1,2
Гравій з піском	0-2	1,5	1,3	1,2
Торф	0-2	1,4	1,1	1,0
Пісок	0-2	2,4	1,56	1,2
Глина	0-2	2,4	1,36	1,2

Опір одного пруткового заземлювача визначається:

R_о.пр. = 0,00227ρ;

Число вертикальних заземлювачів визначається:

n = R_о.пр / η∙R_з;

η залежить від відношення а/l (додаток 24).

Приклад, потрібно визначити кількість заземлювачів пристрою заземлення ввідно-облікової шафи.

Приймаємо, в місці спорудження пристрою заземлення глина, виміряний питомий опір в червні місяці був 0,4∙10⁴ Ом∙см; Розрахунковий питомий опір:

ρ = ρ_вим. ∙ ψ₂;

З таблиці 2.8.2 приймаємо ρ₂ = 1,36;

ρ = 0,4∙10⁴ ∙1,36 = 0,544∙10⁴ Ом∙см;

В якості заземлювачів приймаємо пруткові заземлювачі перерізом 16мм згідно таблиці 2.8.1. Визначаємо опір одного заземлювача:

R_о.пр. = 0,00227∙ρ;

R_о.пр. = 0,00227∙0,544∙10⁴ = 12,3 Ом;

Приймаємо розміщення заземлювачів в ряд з відстанню між ними 2,5 м і довжиною заземлювача 2,5 м, тобто а/l = 1, тоді з додатку 24 η = 0,68;

Визначаємо кількість заземлювачів, приймаючи, що опір заземлення має бути 4 Ом:

n = 12,3 / 0,68 ∙4 = 5 шт.

2.9. Схема обліку електроенергії.

Розрахунковим обліком електроенергії називається облік виробленої, а також відпущеної споживачам електроенергії для грошового розрахунку за неї. Лічильники, що встановлені для розрахункового обліку, називаються розрахунковими лічильниками. Технічним (контрольним) обліком електроенергії називається облік для контролю витраченої електроенергії всередині електростанції, підстанції, підприємств, в будівлях, квартирах, тощо. Лічильники,що встановлені для технічного обліку, називаються лічильниками технічного обліку.

Лічильники для розрахунку електрозабезпечувальної організації зі споживачами електроенергії рекомендується встановлювати на межі поділу мережі (за балансовою приналежністю) електрозабезпечувальної організації та споживача. Для підприємств, що розраховуються з електрозабезпечувальною організацією за максимумом заявленої потужності, слід передбачити встановлення лічильника з показчиком максимуму навантаження за наявності одного пункту обліку, за наявності двох або більше пунктів обліку – застосування автоматизованої системи обліку електроенергії. Лічильник електроенергії слід встановлювати на межі поділу основного споживача і стороннього споживача (субабонента), якщо від лінії або трансформаторів споживачів живиться ще сторонній споживач, що перебуває на самостійному балансі. Для споживачів кожної тарифікаційної групи слід установити окремі розрахункові лічильники.

Лічильники реактивної енергії повинні встановлюватись:

- на тих самих елементах схеми, на яких установлено лічильники активної енергії для споживачів, що розраховуються за електроенергію з урахуванням дозволеною до використання реактивної потужності;

- на приєднаннях джерел реактивної потужності споживачів, якщо за ними проводиться розрахунок за електроенергію, видану в мережу енергосистеми, або контроль заданого режиму роботи.

Клас точності трансформаторів струму і напруги для приєднання розрахункових лічильників електроенергії повинен бути не більше 0,5. Допускається використання трансформаторів напруги класу точності 1, для вмикання розрахункових лічильників класу точності 2,0.

Для приєднання лічильників технічного обліку допускається використання трансформаторів струму класу точності 1,0, а також вбудованих трансформаторів струму класу точності 1,0, якщо за для отримання класу 1,0 потрібне встановлення додаткових комплектів трансформаторів струму.

Трансформатори напруги, що використовуються для приєднання лічильників технічного обліку, можуть мати клас точності нижче 1,0.

Для вибору лічильника визначаємо струм до пункту поточного ремонту двигунів із принципової однолінійної схеми:

З додатку 25 вибираємо трансформатори струму Т- 0,66 на напругу 0,66 кВ з первинним струмом 400А, вторинним струмом 5А, класу точності 0,5. Коефіцієнт трансформації буде К_т = 400/5.

З додатків 26, 27, 28 вибираємо лічильник трифазний для обліку активної та реактивної енергії типу НІК 2303 АРК1, І_ном.= 5А( 10А), U_ном.= 3∙220/380В, класу точності 1. На аркуші А4 пояснювальної записки викреслюємо схему обліку електроенергії, малюнок 2.9.1. Облік проектуємо виконати на межі розподілу, тобто в РУ-0,4 кВ ТП-20.

Малюнок 2.9.1. Схема обліку електроенергії пункту поточного ремонту двигунів.

Аналогічно складаються схеми обліку для інших споживачів: цехів дерево обробки, майстерень промислових підприємств і тому подібне.