Розділ.2 матеріали та обладнання для зовнішнього заземлення.

2.1.Пристрої захисного заземлення

Пристрої захисного заземлення або занулення виконуються для забезпечення безпеки людей, які працюють в діючих електроустановках.

Заземленню або зануленню підлягають всі металічні неструмпровідні частини електроустановок, на яких можлива поява напруги при пробої ізоляції; корпуси електричних апаратів, розподільчих пристроїв, щитів керування і контролю

електроспоживачів.

По режиму нейтралі трансформаторів всі електроустановки поділяються наустановки з глухозаземленою нейтралю, в яких нейтраль трансформатора безпосередньо приєднується до заземлюючого пристрою; установки з ізольованоюнейтралю, в яких нейтраль не з’єднана з заземлюючим пристроєм; установки з заземленням через реактивні опори для компенсації ємнісних струмів замикання на землю.

В електроустановках напругою 110 кВ і вище нейтраль заземлюється наглухо, велектро установках 3, 6, 10, 20 і 35 кВ нейтраль ізольована або заземлюється через реактивний опір (дугогасильний реактор).

Установки напругою до 1000 В можуть виконуватись з глухозаземленою нейтралю (чотирьохпровідні мережі) або з ізольованою нейтралю (трипровідні мережі).

В електроустановках до 1000 В з глухим заземленням нейтралі виконується занулення, тобто металічне з’єднання корпусів електрообладнання з заземленною нейтралю електроустановки. В таких установках заземлення корпусів без металічного зв’язку з нейтралю трансформатора заборонено.

В електроустановках з ізольованою нейтралю заземленою через індуктивні опори застосовується захисне заземлення – з’єднання металічних корпусів електроустановки з заземлюючим пристроєм, який складається з заземлювачів і заземлюючих провідників.

“Правила улаштування електроустановок” нормують опори заземлюючих пристроїв розтікання струму.

В електроустановках напругою вище 1000 В з великими струмами замикання на землю (більше 500 А) опір заземлюючого пристрою не повинен перевищувати 0,5 Ом.

В електроустановках вище 1000 В з малими струмами замикання на землю (500 А і менше) опір заземлюючого пристрою: Rз≤ U з І з ,Ом ,

де U з=250 В , якщо заземлюючий пристрій використовується тільки для

установок напругою вище 1000 В; U з=125 В , якщо заземлюючий пристрій використовується одночасно і для установок до 1000 В; I з− розрахунковий струм замикання на землю.

Для електроустановок до 1000 В з глухо заземленою нейтралю опір

заземлення не повинен перевищувати 4 Ом (для напруги 380 В); така ж норма опору заземлення для установок до 1000 В з ізольованою нейтраллю.

При виконанні заземлюючого пристрою в першу чергу повинні бути використані провідні заземлюючі металеві конструкції будівель і споруд, які мають зв’язок з землею, металеві водопровідні труби, з’єднаних в стиках зварюванням, стальна броня силових кабелів і т.п.

Застосування в якості природних заземлювачів трубопроводів горючих рідин і газів забороняється.

В якості штучних заземлювачів широко застосовуються заглиблені заземлювачі із стального прутка діаметром 12.14 мм довжиною до 5 м, можна використати також кутникову сталь 50х50х5 мм довжиною 2,5 .3 м.

Для з’єднання (зв’язку) заземлювачів використовують стальну полосу перерізом не менше приведених в ПУЕ.

Розрахунок заземлюючих пристроїв.

Розрахунок заземлюючих пристроїв проводиться в наступному порядку:

- встановлюється згідно ПУЕ допустимий опір заземлюючого пристрою Rз ;

- визначаємо необхідний опір штучних заземлювачів, ввімкнених паралельно

(якщо такі мають місце), 1 Rшт = 1 Rз − 1 Rпр , звідси Rшт= Rз⋅Rпр Rпр−Rз ,Ом , де Rпр− опір природних заземлювачів, Ом; Rшт− опір штучних заземлювачів, Ом; Rз− допустимий опір заземлюючого пристрою, Ом. - визначається розрахунковий питомий опір ґрунту ρ з врахуванням підвищуючих коефіцієнтів, враховуючи висихання ґрунту влітку і промерзання зимою ρ=ρвим⋅ψ ,Ом⋅см , (13.3) де ρвим− виміряний опір ґрунту (таб. 13.1); ψ− коефіцієнт підвищення опору - визначається опір розтікання струму одного вертикального заземлювача за спрощеними формулами: для прутка діаметром 10 мм і довжиною 5 м, Ro пр =0, 00227⋅ρ , для кутника 50х50х5 мм довжиною 2,5 м, Rо кут =0,0034⋅ρ - визначається кількість вертикальних заземлювачів при прийнятому коефіцієнті використання n= Ro Кв⋅Rшт , шт, де Ro− опір розтікання струму одного заземлювача визначеного вище; Кв− коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів .

Для більш точних розрахунків рекомендується враховувати провідність стальної з’єднувальної полоси Rв= Rr⋅Ru Rr−Ru ,Ом , де Rв− уточнене необхідне значення опору вертикальних заземлювачів;

Rr− опір горизонтальної полоси Rr=0,0336⋅ρ Кв⋅ln ⋅lg 2ln вп⋅tn ,Ом ,

де Кв− коефіцієнт використання горизонтальних заземлювачів; ln− довжина полоси, см; tn− глибина закладення полоси, см (70 см); вп− ширина полоси, см.

В розрахунках провідністю полос можна знехтувати (за виключенням великих контурних заземлюючих пристроїв), через невеликий їх вплив на кількість заземлювачів.

Заземлювачі слід розміщати так, щоб забезпечити рівномірний розподіл потенціалу по площі, зайнятої електроустановкою.

Розміщувати заземлювачі можна по контуру підстанції або робити їх виносними.

Віддаль між заземлювачами слід приймати не менше їх довжини для забезпечення високого коефіцієнта їх використання за рахунок їх екранування.

Питомі опори ґрунтів

Тип ґрунту ρ ,Ом⋅м

1. Пісок 700

2. Супісок 300

3. Суглинок 100

4. Глина 40

5. Чорнозем, торф 20

6. Садова земля 50

Значення коефіцієнтів підвищення опору

Розрахункові коефіцієнти:

• 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 домішкою глини, нижче глина 0 – 2 1,8 1,2 1,1

• Вапняк 0 – 2 2,5 1,51 1,2

• Гравій з домішками піску 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

Коефіцієнти використання вертикальних електродів

Кількість трубчастих заземлювачів, n

Коефіцієнт використання Кв при відношенні відстані між трубами до їх довжини ( а /l ) 3 2 1 3 2 1

Труби розміщені в ряд Труби розміщені по контуру 5 0,87 0,8 0,68 - - - 10 0,83 0,7 0,55 0,78 0,67 0,59 20 0,77 0,62 0,47 0,77 0,60 0,43 30 0,75 0,60 0,40 0,71 0,59 0,42 50 0,73 0,58 0,38 0,68 0,52 0,37 100 - - - 0,64 0,48 0,33 200 - - - 0,61 0,44 0,30 300 - - - 0,60 0,43 0,28

Приклад: Визначити кількість заземлювачів для заземлюючого пристрою підстанції 10/0,4 кВ. Зі сторони 10 кВ нейтраль ізольована, струм замикання на землю І з=15 А . На стороні 0,4 кВ нейтраль глухо заземлена. Опір природних заземлювачів Rпр=12 Ом. Питомий опір ґрунту середньої вологості ρвим=0, 66⋅10 4Ом⋅см .

Рішення :

1. Визначаємо необхідний нормативний опір заземлюючого пристрою:

- для мережі 10 кВ, Rз= U з I з =125 15 =8,3 Ом ;

- для мережі 0,4 кВ, згідно ПУЕ Rз≤4 Ом .

Приймаємо менше значення опору Rз=4 Ом , оскільки заземлюючий пристрій спільний, як для мережі 10 кВ так і для 0,4 кВ.

2. Визначаємо опір штучних заземлювачів:

Rшт= Rпр⋅Rз Rпр−Rз =12⋅4 12−4 =6 Ом

3. В якості штучних заземлювачів приймаємо пруткові електроди діаметром 12 мм і довжиною 5 м.

4. Визначаємо опір розтіканню струму одного заземлювача:

Rо пр =0, 00227⋅ρвим⋅ψ2=0, 00227⋅0, 66⋅10 4⋅1,5=27Ом ,

де ψ2=1,5 − коефіцієнт підвищення опору (табл. 13.2).

5. Визначаємо кількість заземлювачів: n= Rо пр  Kв⋅Rшт =27 0,56⋅6=8,2 шт , де Кв=0,56− коефіцієнт використання електродів, прийнятий за таб.13.3 при відношенні відстані між електродами до їх довжини a/l=1 і розміщенням електродів в ряд. Приймаємо n=9 електродів.

6. Перевіряємо загальний опір заземлення: Rшт= Rо пр Кв⋅п =27 0, 56⋅9=5,4 Ом , 4 Ом . Rз= Rпр⋅Rшт RпрRшт =12⋅5,4 125,4 =3,72Ом.

Значить кількість електродів вибрана вірно.

Графічна частина курсового проекту.

В склад графічної частини курсового проекту можуть входити два листи, виконаних на

формати АІ (24).

Лист 1. План цеха з розводкою електричних мереж. План або розріз підстанції.

Лист 2. Однолінійна схема електропостачання. Релейний захист. Автоматика.

При виконанні графічної частини слід керуватись державними стандартами.

План цеха з розводкою електричних мереж. План і розріз підстанції.

План розміщення силового обладнання і розводки електричних мереж виконується в масштабі 1: 100, але, в залежності від величини об’єкта і його насиченості електрообладнанням, можна виконувати в масштабі 1:50; 1:200.

На планах тонкими лініями показують спрощено будівельну частину будівлі з обов’язковим нанесенням осей і контурів технологічного обладнання.

Електроспоживачі, розподільчі силові пункти, шинопроводи, кабельні мережі

показуються відповідно до стандартів таким чином, щоб всі умовні позначення було чітко видно. Розподільча мережа, яка проходить в підлозі в трубах, показується по найкоротшій відстані, при цьому слід враховувати, що у відповідності з рекомендаціями по економії стальних труб, перевагу слід віддавати способам прокладки в лотках, коробах, в кабельних каналах, по конструкціях,

Спосіб прокладки повинен бути обумовлений в пояснювальній записці і на креслені.

Над лінією (або на виносці) силової мережі, яка йде до електроспоживача, пишеться марка кабелю або проводу, кількість жил і умовне позначення прокладки:

Т – в трубах металевих;

П – в трубах пластмасових;

МР – в металорукавах;

ТС – на тросі.

Якщо на плані приведені умовні графічні позначення не передбачені стандартами, то на вільному місці необхідно дати розшифровку цих позначень.

Біля кожного електроспоживача на плані вказуються в чисельнику номер споживача, в знаменнику – його потужність (наприклад 17 25 ) ; для багатодвигунних електроприводів в знаменнику вказується потужність всіх двигунів у вигляді суми 8 1420,16 .

На плані вказується місце розміщення цехової підстанції і компенсуючих пристроїв. За вибраною в проекті ЦТП дається план або розріз підстанції з розміщенням основного обладнання (трансформатор, ввідний шкаф, шкафи нижчої напруги) з вказівкою їх габаритних розмірів.

Однолінійна схема електропостачання. Релейний захист. Автоматика.

На однолінійній схемі електропостачання повинні бути показані: живильні лінії, силові трансформатори, трансформатори струму і напруги, високовольтне електроустаткування, контрольно – вимірювальні прилади, розподільчий пристрій нижчої напруги, компенсуючі установки.

На кожній відходячій від шин нижчої напруги лінії показуються: типи захисних і комутаційних апаратів з вказанням номінальних струмів; споживачі електроенергії з вказанням їх типу і потужності; марка, переріз і кількість жил відходячих ліній.

Схема релейного захисту показується на кресленні у вигляді елементної схеми з розписаними елементами. Види релейних захистів визначається в розділі “Релейний захист” пояснювальної записки.

Схема автоматики (АВР, АПВ) визначаються в розділі “Автоматика” пояснювальної записки і показується у вигляді елементної схеми з рознесеними елементами.