1.9 Расчёт заземляющего устройства

Заземляющее устройство необходимо для присоединения к нему всех проводящих частей электрооборудования, в нормальном режиме не находящихся под напряжением, с целью защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Поскольку электроустановки напряжением до и выше 1000 В территориально размещены в одном здании участка, то выполняем общее защитное заземление.

Основой для расчёта заземляющего устройства являются: удельное сопротивление грунта в районе подстанции и сопротивление заземляющего устройства которое зависит от рабочего напряжения электроустановки и режима её нейтрали.

В строительном отношении подстанция является встроенной в здание КПУ, поэтому заземлители в виде вертикальных прутковых электродов расположим вдоль стены здания. Грунт в месте сооружения подстанции — глина с удельным сопротивлением ргр = 40 Ом*м [1]. Расчётное сопротивление грунта с учётом коэффициента повышения сопротивления

р = ргр*ψ = 40 1,36 = 54,4 Ом*м = 0,544 *10⁴ Ом см.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 10 кВ с изолированной нейтралью при общем заземлении определяется [14]

Rз10 = Uз/Iз = 50/1,1 = 45,45 Ом,

где Uз — напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В; Iз — полный ток замыкания на землю, определяемый как:

Iз = Uн(35Lк+ Lв)/350 = 10(35 • 1,1+ 0)/350 = 1,1 А,

где Lк и Lв — длины электрически связанных кабельных и воздушных линий, км.

Согласно [14] сопротивление заземляющего электроустановок напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью не должно превышать 10 Ом, поэтому принимаем Rз10 = 10 Ом.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухозаземлённой нейтралью в соответствии с [14] должно быть не более 4 Ом.

Соответственно принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении Rз <4 Ом.

Естественным заземлителем является фундамент здания, измеренное сопротивление которого составляет Re = 9,7 Ом. Т.к. значение сопротивления естественного заземлителя, равное 9,7 Ом, больше допустимого по нормам, следует применить дополнительные искусственные заземлители, сопротивление которых

Ru = Rе*Rз/(Rе-Rз) = 9,7 4/(9,7-4) = 6,81 Ом.

Для искусственных заземлителей принимаем прутковые электроды диаметром d=12 мм и длиной 1=5 м. Сопротивление одиночного электрода с учётом сопротивления грунта [1]

Rпр = 0,00227 р = 0,00227.0,544 10⁴ = 12,35 Ом.

Определяем число заземлителей

n = Rпр/(ηRи) = 12,35/(0,68 6,81) = 2,67 = 3 шт.,

где η = 0,68 — коэффициент экранирования трубчатых заземлителей.

Принимаем число заземлителей равное 3. Тогда сопротивление растеканию искусственных заземлителей составит:

Rи = Rпр/ηn = 12,35/0,68 3 = 6,05 Ом,

Общее сопротивление заземляющего устройства составит

Rз = RеRи/(Rе+Rи) = 9,7 6,05/(9,7+6,05) = 3,73 Ом,

что удовлетворяет нормированному значению.

Вертикальные прутковые электроды закапываются в землю на глубину 0,7 м от поверхности земли. Соединяются между собой стальной лентой 40х4 мм с помощью электросварки. Сопротивление горизонтальной полосы не учитываем, т.к. она находится в замерзающем слое грунта и существенного значения в общее заземление не вносит. Этой же полосой (заземляющим проводником) осуществляется ввод в двух местах в подстанцию и присоединение к главной заземляющей шине (ГЗШ). Для выполнения измерений сопротивления заземляющего устройства в удобном месте должна быть предусмотрена возможность отсоединения заземляющего проводника. Отсоединение заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента.