В зависимости от назначения заземления электроустановок подразделяются на защитное, рабочее и грозозащитное. Обычно для выполнения всех трёх типов заземления используется одно заземляющее устройство.
Для выполнения заземления могут быть использованы естественные и искусственные заземлители.
Расчёт заземляющих устройств в установках с незаземлённой нейтралью
В установках 6—35 кВ сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть
(1)
но не более 10 Ом.
Если заземляющее устройство одновременно используется для установок до 1000 В, то
(2)
но не более 4 Ом,
где /3 — расчётный ток замыкания на землю, А.
Заземляющие устройства электроустановок с незаземлённой нейтралью выполняется в виде прямоугольника из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Расчёт таких устройств можно вести методом коэффициента использования, принимая грунт однородным по глубине.
Расчёт производится в следующем порядке.
- Определяется расчётный ток замыкания на землю. Приближённо для воздушных сетей
(3)
для кабельных сетей
(4)
где U — линейное напряжение, кВ;
I — длина трёхфазных электрически связанных линий данного напряжения, км.
- Определяется сопротивление естественных заземлителей (как правило, путём замера). Сопротивление искусственных заземлителей.
(5)
Если сопротивление естественных заземлителей неизвестно, то они не учитываются, т.е. принимаются
В качестве искусственных заземлителей принимаются вертикальные стержни или трубы длиной 1=3—5 м, диаметром d= 12— 20 мм или уголок.
При использовании угловой стали с шириной полки h эквивалентный диаметр заземлителя принимается d=0,95h. В качестве горизонтальных заземлителей используются стальные полосы 40x4 мм.
- Определяется расчётное удельное сопротивление грунта
(6)
где р — удельное сопротивление грунта, приведённое в табл. 1, Ом-м;
кс — коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта. Для вертикальных электродов длиной 3—5 м fcc=1,45-1,15, для горизонтальных электродов длиной 10—15 м кс=3,5-2,0.
Грунт | р, Ом-м | Грунт | р, Ом-м |
Песок | 400-1000 | Торф | 20 |
Супесь | 150—400 | Чернозём | 10-50 |
Суглинок | 40-150 | Известняк | 1000—2000 |
Глина | 8-70 | Скалистый |
|
Садовая земля | 40 | Грунт | 2000-4000 |
- Определяется предварительная конфигурация заземляющего устройства с учётом его размещения на отведённой территории, причём расстояние между вертикальными заземлителями принимается не менее их длины. По плану заземляющего устройства определяются предварительно количество вертикальных заземлителей пв и длина горизонтальных 1г.
- Определяется сопротивление одного вертикального заземлителя (стержня), Ом
(7)
где t— глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м. te=0,7 м; te=0,7+1(2.
- Определяется сопротивление вертикальных заземлителей
(7.8)
где г|в — коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависит от отношения расстояния между ними к длине all и количества пв (приведены в табл. 2).
- Определяется количество горизонтальных заземлителей (соединительные полосы контура), Ом
(9)
где 4 — длина полосы, м; b — ширина полосы, м; t — глубина заложения, м.
С учётом коэффициента использования сопротивления полосы г|г, принимаемого по табл. 2:
Таблица 2.
Число вертикальных заземлителей пв | Отношение а/1 | |||||
1 | 2 | 3 | ||||
Л« | Лг | Чв | Лг | Л* | Лг | |
4 | 0,69 | 0,45 | 0,78 | 0,55 | 0,85 | 0,70 |
6 | 0,61 | 0,40 | 0,73 | 0,48 | 0,80 | 0,64 |
10 | 0,55 | 0,36 | 0,69 | 0,43 | 0,76 | 0,60 |
20 | 0,47 | 0,27 | 0,63 | 0,32 | 0,70 | 0,45 |
40 | 0,41 | 0,23 | 0,58 | 0,29 | 0,66 | 0,39 |
60 | 0,39 | 0,18 | 0,55 | 0,27 | 0,65 | 0,36 |
80 | . 0,38 | 0,15 | 0,53 | 0,25 | 0,62 | 0,34 |
100 | 0,36 | 0,14 | 0,52 | 0,24 | 0,61 | 0,33 |
- Определяется необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учётом использования соединительной полосы
(11)
- Определяется уточнённое количество вертикальных заземлителей
(12)
где г\'в — уточнённое значение коэффициента использования.
На основе результатов расчёта уточняется конфигурация заземляющего устройства.
Пример расчёта заземляющего устройства РУ 6-35 кВ
Рассчитать заземляющее устройство подстанции 35/6 кВ. Длина электрически связанных линий 35 кВ — 50 км, 6 кВ — 20 км.
На подстанции используется общее заземляющее устройство на напряжении до и выше 1000 В. Естественных заземлителей нет. Грунт — чернозём (р=50 Ом м). Площадь подстанции (18x8) м2. План заземляющего устройства показан на рис. 1.
Рис. 1
для РУ-6 кВ
1. Определяем сопротивление заземляющего устройства для РУ-35 кВ
Учитывая, что заземляющее устройство общее для РУ до 1000 В и выше 1000 В, принимаем R3=4 Ом.
2. Заземляющее устройство намечаем в виде контура из полосы 40x4 мм, проложенной на глубине 0,7 м вокруг подстанции
и вертикальных стержней длиной 5 м и диаметром 12 мм на расстоянии 5 м друг от друга. Общая длина полосы 60 м, предварительно принимаем количество стержней.— 12.
9. Определим результирующее сопротивление заземляющего устройства.
Сопротивление вертикальных заземлителей
Сопротивление горизонтальной полосы
Сопротивление заземляющего устройства 
