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

Расчет защитного заземления - №1 - открытая онлайн библиотека

где r - удельное максимальное сопротивление земли, Омžм.

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

Расчет защитного заземления - №2 - открытая онлайн библиотека

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

Расчет защитного заземления - №3 - открытая онлайн библиотека

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

Расчет защитного заземления - №4 - открытая онлайн библиотека

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

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,

Расчет защитного заземления - №5 - открытая онлайн библиотека

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

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

Расчет защитного заземления - №6 - открытая онлайн библиотека

где lз.ж – длина заземляющей жилы кабеля, км; Rоз.ж – удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

Расчет защитного заземления - №7 - открытая онлайн библиотека

где R – сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом (таблица 7); hн –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

r = 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 RО.З.Ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм2).

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

Расчет защитного заземления - №8 - открытая онлайн библиотека Расчет защитного заземления - №9 - открытая онлайн библиотека

Сопротивление растеканию одиночного заземлителя Таблица 7

Схема расположения заземлителя Тип заземли-теля Формулы расчета сопротивления растеканию Типовые параметры заземлителя Сопротивление растеканию, Ом Примечание
Расчет защитного заземления - №10 - открытая онлайн библиотека Верти-кальный Расчет защитного заземления - №11 - открытая онлайн библиотека 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=0,236rрасч R=0,227rрасч R=0,338rрасч R=0,328rрасч l > d
Расчет защитного заземления - №12 - открытая онлайн библиотека Верти-кальный (в скважине) Расчет защитного заземления - №13 - открытая онлайн библиотека 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=0,071rрасч R=0,068rрасч R=0,069rрасч R=0,066rрасч l > d
Расчет защитного заземления - №14 - открытая онлайн библиотека Верти-кальный (углублен-ный) Расчет защитного заземления - №15 - открытая онлайн библиотека 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=0,027rрасч R=0,218rрасч R=0,318rрасч R=0,304rрасч l > d t=0,7+0,5l Расчет защитного заземления - №16 - открытая онлайн библиотека t = 0,3 м
Расчет защитного заземления - №17 - открытая онлайн библиотека Горизон-тальный Расчет защитного заземления - №18 - открытая онлайн библиотека Полосовая сталь 25х4 мм; l = 50 м 40х4 мм; l = 50 м R=0,043rрасч R=0,041rрасч Если электрод круглый диамет-ром d, то b=2d

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

Коэффициенты использования hн 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 hн
    0,84 – 0,87
0,76 – 0,8
0,67 – 0,72
0,56 – 0,62
0,51 – 0,56
0,47 – 0,5
    0,90 – 0,92
0,85 – 0,88
0,79 – 0,83
0,72 – 0,77
0,66 – 0,73
0,65 – 0,70
    0,93 – 0,95
0,90 – 0,92
0,85 – 0,88
0,79 – 0,83
0,76 – 0,80
0,74 – 0,79

Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным Rq = 4 Ом, т.к. r < 500 Ом . м.

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

RО.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

Расчет защитного заземления - №19 - открытая онлайн библиотека 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

Расчет защитного заземления - №20 - открытая онлайн библиотека , 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

Расчет защитного заземления - №21 - открытая онлайн библиотека Ом

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

Расчет защитного заземления - №22 - открытая онлайн библиотека Ом

Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства

Расчет защитного заземления - №23 - открытая онлайн библиотека


ЛИТЕРАТУРА

1.Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Высшая школа, 1986.

3. Основы электроснабжения: Программа, методические указания к разделам курса, курсовой, контрольным и лабораторным работам для студентов специальности 210504 / Санкт – Петербургский горный институт. Сост. Б. Н. Абрамович, А.В.Гвоздев , П. М. Каменев, Д. Н. Нурбосынов. СПб, 1995.

4. Смирнов А. Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. – 4-е изд., переработанное и дополненное. М.: Энергоатомиздат, 1984.

5. Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987.


ПРИЛОЖЕНИЕ

Выбор варианта задания

№ варианта Экскаватор 1 Экскаватор 2 Буровой станок
ЭКГ-5 ЭШ-15.90А СБР-160
ЭКГ-4,6 ЭШ-20.75 СБШ-200
ЭКГ-3,2 ЭШ-25.100А 2СБШ-200Н
ЭКГ-2У ЭШ-40.85 СБШК-200
ЭКГ-8И ЭШ-80.100 СБШ-250
ЭКГ-6,3УС ЭШ-20.75 СБР-160А-24
ЭКГ-4У ЭШ-25.100А СБР-160
ЭКГ-12,5 ЭКГ-2У СБШ-200
ЭКГ-10УС ЭКГ-8И 2СБШ-200Н
ЭКГ-6,3УС ЭКГ-6,3УС СБШК-200
ЭКГ-20 ЭКГ-4У СБШ-250
ЭВГ-35,6М ЭКГ-12,5 СБР-160А-24
ЭВГ-100.70 ЭКГ-2У СБР-160
ЭШ-5.45М ЭКГ-8И СБШ-200
ЭШ-10.70А ЭКГ-6,3УС 2СБШ-200Н
ЭШ-15.90А ЭКГ-4У СБШК-200
ЭШ-20.75 ЭВГ-35,6М СБШ-250
ЭШ-25.100А ЭВГ-100.70 СБР-160А-24
ЭШ-40.85 ЭШ-5.45М СБР-160
ЭШ-80.100 ЭШ-10.70А СБШ-200
ЭШ-25.100А ЭШ-20.75 СБШ-250
ЭКГ-5 ЭШ-25.100А СБР-160А-24
ЭКГ-4,6 ЭКГ-2У СБР-160
ЭКГ-3,2 ЭКГ-8И СБШ-200
ЭКГ-2У ЭКГ-6,3УС СБШ-250
ЭШ-25.100А ЭШ-5.45М СБР-160А-24
ЭКГ-6,3УС ЭКГ-5 СБР-160
ЭКГ-4У ЭКГ-4,6 СБШ-200
ЭКГ-12,5 ЭКГ-3,2 2СБШ-200Н
ЭКГ-10УС ЭКГ-2У СБШ-250

*Примечание:

1. Токовые нагрузки относятся к кабелям как с заземляющей жилой, так и без таковой.

2. Приведенные нагрузки допускаются при температуре окружающего воздуха +25оС.

3. Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65оС.