Расчет защитного заземления

Общая сеть заземления в подземных выработках должна создаваться путем непрерывного электрического соединения между собой всех металлических оболочек и заземляющих жил кабелей, независимо от величины напряжения, с присоединением их к главным и местным заземлителям.

Кроме того, у тяговой подстанции электровозной контактной откатки к общей сети заземления должны присоединяться токоведущие рельсы, используемые в качестве обратного провода контактной сети.

Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110-35/6-10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6-10/0,4 кВ и других установок.

Заземляющий трос прокладывается на опоре ниже проводов линии электропередачи. Расстояние по вертикали от нижнего провода ЛЭП до троса должно быть не менее 0,8 м.

При устройстве местного заземления у ПП сооружение дополнительных местных заземлителей передвижной машины, оборудования и аппаратов, питающихся от этого ПП, не требуется.

Согласно Единым правилам безопасности величина сопротивления заземления у наиболее удаленной электроустановки должна быть не более 4 Ом.

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства

где  - удельное максимальное сопротивление земли, Омм.

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю

В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом.

Сопротивление центрального заземлителя

где R_з.п – сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.

R_м.з – сопротивление магистрали заземления, Ом; R_з.ж – сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,

где l_м.з – длина магистрали заземления, км; R_ом – удельное активное сопротивление провода, Ом/км.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

где l_з.ж – длина заземляющей жилы кабеля, км; R_оз.ж – удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

где R – сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом (таблица 7); _н –коэффициент использования электродов заземления (таблица 8).

Пример.

Рассчитать защитное заземление применительно к схеме электроснабжения участка карьера, представленной на рис.1.

Исходные данные:

1. Удельное сопротивление грунта

 = 1 Ом ^. см ^. 10⁴

2. Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35

l _М.З. = 1,6 км

3. Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75

l _{З.Ж .}= 0,3 км

Удельное сопротивление заземляющей жилы R_О.З.Ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм²).

4. Ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле)

Сопротивление растеканию одиночного заземлителя Таблица 7

Схема расположения заземлителя	Тип заземли-теля	Формулы расчета сопротивления растеканию	Типовые параметры заземлителя	Сопротивление растеканию, Ом	Примечание
	Верти-кальный		Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50х50х5 мм; l = 2,5 м 60х60х5 мм; l = 2,5 м	R=0,236расч R=0,227расч R=0,338расч R=0,328расч	l  d
	Верти-кальный (в скважине)		Круглая сталь d = 12 мм; l = 20 м d = 16 мм; l = 20 м Полосовая сталь 25х4 мм; l = 20 м 40х4 мм; l = 20 м	R=0,071расч R=0,068расч R=0,069расч R=0,066расч	l  d
	Верти-кальный (углублен-ный)		Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50х50х5 мм; l = 2,5 м 60х60х5 мм; l = 2,5 м	R=0,027расч R=0,218расч R=0,318расч R=0,304расч	l  d t=0,7+0,5l t = 0,3 м
	Горизон-тальный		Полосовая сталь 25х4 мм; l = 50 м 40х4 мм; l = 50 м	R=0,043расч R=0,041расч	Если электрод круглый диамет-ром d, то b=2d

Примечание: _расч принимать согласно ПУЭ,гл.1-7-48. При отсутствии измеренных значений удельного сопротивления грунта пользоваться табл.25.

Коэффициенты использования _н заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи Таблица 8

Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине, a/l	Число труб (уголков), n	н
1	2	0,84 – 0,87
	3	0,76 – 0,8
	5	0,67 – 0,72
	10	0,56 – 0,62
	15	0,51 – 0,56
	20	0,47 – 0,5
2	2	0,90 – 0,92
	3	0,85 – 0,88
	5	0,79 – 0,83
	10	0,72 – 0,77
	15	0,66 – 0,73
	20	0,65 – 0,70
3	2	0,93 – 0,95
	3	0,90 – 0,92
	5	0,85 – 0,88
	10	0,79 – 0,83
	15	0,76 – 0,80
	20	0,74 – 0,79

Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным R_q = 4 Ом, т.к.   500 Ом ^. м.

В качестве магистрального заземляющего провода, прокладываемого по опорам ВЛ, принимаем сталеалюминиевый провод сечением 35 мм², для которого

R_О.М.З. = 0,91 Ом/км

Сопротивление заземляющего провода

RМ.З. = 1,6 . 0,91 = 1,46 Ом.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, питающего экскаватор ЭШ-20.75 (сечение заземляющей жилы кабеля 25 мм²).

RЗ.Ж. = 0,3 . 0,74 = 0,22 Ом.

Сопротивление центрального заземляющего устройства, сооружаемого у подстанции 35/6 кВ

Ом.

Если на карьере имеются естественные заземлители (обсадные трубы скважин и т.п.), которые используются при устройстве центрального заземления, величина сопротивления искусственного заземлителя определяется выражением

, Ом

Предположим, что в районе расположения подстанции 35/6 имеются геологоразведочные скважины с обсадными трубами, то используем их для устройства центрального заземлителя. Учитывая, что сопротивление естественного заземлителя в данном случае равно 10 Ом, определим сопротивление искусственного заземлителя

Ом

Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.

Ом

Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства