11.Заземление

Заземление является ответственным элементом электроустановки; его назначение—предотвратить возможность поражения людей электрическим током при соприкосновении с токоведущими частями или с корпусами машин и аппаратов, оказавшихся под напряжением вследствие повреждений или неисправностей. Иначе говоря, заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Различают три вида заземления (зануления):

а) защитное заземление – предназначено для защиты обслуживающего персонала от опасных напряжений;

б) рабочее заземление, необходимое для нормальной работы установки, по которому протекает рабочий ток, равный или составляющий часть тока в фазе трехфазной системы или в одном из полюсов постоянного тока. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электрической установки

в) зануление, при котором нейтраль трехфазного генератора или трансформатора заземлена и от нее проложен нулевой провод, выполняющий одновременно функции рабочего и защитного зануления.

В электроустановках напряжением выше 1кВ с большими токами замыкания на землю пробой фазы на корпус и последующее замыкание на землю является однофазным коротким замыканием, от тока которого срабатывает максимально токовая защита, отключая поврежденный участок.

Заземление выполняется при помощи заземлителем, то есть металлическим проводниками или группой проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземлители делятся на естественные и искусственные.

В качестве заземлителей ПУЭ рекомендует в первую очередь использовать естественные заземлители: проложенные в земле водопроводные трубы, обсадные трубы артезианских скважин и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, взрывоопасных газов и смесей.

В качестве искусственных заземлителей применяют круглую или угловую сталь (электроды заземления), заглубляемые в землю на глубину 3—5 м; при этом диаметр круглых заземлителей должен быть не менее 10 мм для неоцинкованных, и не менее 6 мм — для оцинкованных. Для заземлителей из угловой стали толщина полки должна быть не менее 4 мм.

В качестве электродов заземления широко применяют круглую арматурную сталь, заглубляемую в землю путем ввинчивания с помощью специальных приспособлений, работающих от электродрели или от привода бензомоторной пилы.

Вертикальные заземлители (электроды) заглубляют в землю таким образом, чтобы их верхние концы выступали над дном траншеи на 100—200 мм. Выступающие концы заземлителей соединяют сваркой с горизонтальными заземлителями в виде круглой стали диаметром не менее 10 мм или стальных полос сечением не менее 48 мм и толщиной не менее 4 мм, также проложенных по дну траншеи. Сварку горизонтальных и вертикальных заземлителей выполняют внахлестку. Длина сварочного шва должна быть не менее шести диаметров горизонтального круглого заземлителя и не менее ширины горизонтальной полосы. Сварные швы окрашивают битумным лаком; вертикальные и горизонтальные заземлители не окрашивают.

Если почва в месте устройства заземлителя имеет высокую коррозионную активность к стали, применяют оцинкованные заземлители или другие конструкции заземлителя, указанные в проекте.

Число вертикальных заземлителей определяют расчетом, и оно должно быть указано в проекте. Если после выполнения проектного контура заземления

не достигают значения сопротивления растеканию тока, то заглубляют в землю дополнительно электроды. Вывод от контура заземления к нейтрали трансформатора или в сеть заземления внутрь сооружения выполняют двумя стальными полосами, каждая сечением не менее 48 мм² при толщине полосы не менее 4 мм, присоединенными (приваренными) к контуру заземления в двух местах; при этом каждая полоса присоединена в отдельности. Внутри сооружений стальная полоса заземления должна иметь сечение не менее 24 мм² при толщине не менее 3 мм.

Водогазопроводные трубы, используемые для заземления, должны иметь толщину стенки: при прокладке в земле—не менее 3,5 мм; в наружных установках и внутри зданий — не менее 2,5 мм. Тонкостенные электросварные трубы для целей заземления и для прокладки в земле не допускаются, а в наружных установках должны иметь толщину стенки не менее 2,5 мм, и внутри зданий — не менее 1,5 мм.

Широкое применение получили углубленные заземлители, заранее закладываемые при устройстве фундаментов или в котлованы опор ВЛ. Благодаря проникновению в глубокие слои грунта с повышенной влажностью снижается удельное сопротивление

Заземляющее устройство - совокупность заземлителей и заземляющих проводников. На подстанциях заземлению подлежат всё оборудование и все металлические конструкции.

В соответствии с ПУЭ для обеспечения нормальной работы оборудования подстанции и обеспечения безопасных условий для его эксплуатации необходимо выполнить заземляющее устройство ТП, выполненное в виде заземляющей сетки из соединенных продольных и поперечных стальных полос под РУ 6кВ. Допустимое сопротивление заземляющего устройства на подстанции 35 кВ должно быть не более 4 Ом

При расчете заземляющего устройства определяется тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Этот расчет производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ

1.Сопротивление растеканию заземлителя

, (11.1)

где U_a – напряжение на заземлителе, В; I_a – ток, стекающий через заземлитель в землю, А

для сложного заземлителя R₁:

, (11.2)

где  - коэффициент экранирования; n – количество заземлителей;

2. Расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте устройства заземления определяется по формуле:

=_из , (11.3)

где _из – измеренное удельное сопротивление грунта;  - коэффициент повышения сопротивления.

При отсутствии данных измерения для расчетов пользуются примерными значениями удельных сопротивлений грунтов (справочные данные).

3.Определяем сопротивление одиночного заземлителя по формуле:

R_o=(0,366/l ) lg(4l/d ), (11.4)

где l – длина вертикального заземлителя; d – диаметр заземлителя.

4.Число вертикальных заземлителей определяется по значениям R_o=R₁ R_=R_з (смотри справочные данные)

n= R_o /(R_з), (11.5)

где  - коэффициент экранирования (справочные данные)

5.Заземлители соединяются посредством горизонтальных металлических полос сопротивление которых R_п необходимо учитывать, если сопротивление R_ вертикальных заземлителей больше сопротивления R_з, принятого по нормам:

(11.6)

где _п – коэффициент экранирования полосы; l_п – длина полосы, см; b_п - ширина полосы, см; t_п – глубина заложения полосы, см;

6.Сопротивление искусственных заземлителей R_и :

(11.7)

где R_е – сопротивление естественных заземлителей, Ом;

7. Проводимость искусственного заземлителя складывается из проводимостей вертикальных заземлителей и стальной горизонтальной полосы ,соединяющих вертикальные заземлители:

+

8. Проверяем по условию ,если R_з больше допустимого то следует применять искусственные заземлители.

ЛЭП 1

ЛЭП 2

110 кВ

РНДЗ 110/3200 У1

РНДЗ 110/3200 У1

ВГТ-110

ВГТ-110

РНДЗ 110/3200 У1

РНДЗ 110/3200 У1

ВГТ-110

ВГТ-110

ВГТ-110

ВГТ-110

РНДЗ 110/3200 У1

РНДЗ 110/3200 У1

НКФ-110

НКФ-110

НКФ-110

НКФ-110

НКФ-110

НКФ-110

РНДЗ 110/3200 У1

РНДЗ 110/3200 У1

ТФЗМ-110Б-1У1

ТФЗМ-110Б-1У1

ТФЗМ-110Б-1У1

ТДН 16000/110

ТДН 16000/110

АТ 120х8

АТ 120х8

ОПН-У-УХЛ1

6 кВ

УК 0,38-900 НП

УК 0,38-900 НП

БИБЛИОГРАФИЯ

1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е издание. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2008.

2. А.А. Федоров, Л.Е. Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятии. М.: Энергоиздат, 1987.

3. А.А. Федоров. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию (Том 2). М.: Энергоиздат, 1987.

4. Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат, 1989.

5. Б.Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа, 1990.

6.Л.С. Брюшина. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по электорснабжению. Нижний Тагил, 2010.

С проэктируемой подстанции питается 60% потребителей 1^й категории. Это потребители требующие в любой ситуации безперебойного эл. снабжения, поэтому в проэкте предусмотренно 2 питающие воздушные линии, 2 силовых трансформатора и 2 секции шин. Гибкость схемы и надёжность эл. снабжения обеспечивают 3 перемычки. Воздушные линии выполнены проводом АС-70 мм² работающем напряжении 110 кВ. Воздушные ЛЭП дешевле кабельных, доступны для осмотра и ремонта. Со стороны первичного напряжения на подстанции установлены: элегазовый выключатель (2 шт), принцип работы выключателей основан на гашении эл. дуги потоком элегаза, который создаётся за счёт перепада давления, обеспечиваемого автогенирацией, т.е. за счёт тепловой энергии самой дуги. Высоковольтные выключатели коммутируют цепь в любых режимах работы: номинальном, х/хода, к.з. Разъеденители создают видимый разрыв цепи и обеспечивают безопасные условия работы. Трансформаторы тока и напряжения питают оперативные цепи. Предохранитель является надёжной защитой от токов к.з. , ограничитель перенапряжений выполняет защиту от коммутационых и атмосферных перенапряжений. Для повышения с 0,83 до 0,94 установлено 6 батарей конденсаторов, Q_н = 900 квар. Оба силовых трансформатора включены и работают с нагрузкой К_зт = 0,6 = 60% , что соответствует требованием ПУЭ. Для трансформаторов мощностью 16 МВА предусмотрены следующие виды защиты: защита от перегрузки, дифференциально-токовая защита, газовая защита, максимально-токовая защита.