Индивидуальное задание по БЖД

Защитное заземление

В пределах территории подстанции возможно замыкание на землю в любой точке. В месте перехода тока в землю, если не предусмотрены особые устройства для проведения тока в землю, возникают значительные потенциалы, опасные для людей, находящихся вблизи. Для устранения этой опасности на подстанции предусматривают заземляющие устройства, назначение которых заключается в снижении потенциалов до приемлемых значений.

Вспомогательными заземлителями являются металлические предметы любого назначения, так или иначе соединенных с землей, например, стальных каркасов зданий, арматуры железобетонных оснований, труб любого назначения и т. п.

К основному заземлителю в общем случае присоединяют:

вспомогательные заземлители;

нейтрали генераторов, трансформаторов, подлежащих заземлению в соответствии с принятой системой рабочего заземления;

разрядники и молниеотводы;

металлические части электрического оборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением при повреждении изоляции, например основания и кожухи электрических машин, трансформаторов, аппаратов, токопроводов, металлические конструкции РУ, ограждения и т. п.;

вторичные обмотки измерительных трансформаторов, нейтрали обмоток 380/220 В силовых трансформаторов.

Расчет заземляющего устройства проводится в следующем порядке:

В соответствии с ПУЭ устанавливают допустимое сопротивление заземляющего устройства R_з. Если заземляющее устройство является общим для установок на различное напряжение, то за расчетное принимается наименьшее из допустимых.

Определяют необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественного заземлителя, включенного параллельно, из выражения.

R_и =; (4.1).

где R_з — допустимое сопротивление заземляющего устройства принятое по п.1;

R_и — сопротивление искусственного заземлителя;

R_е — сопротивление естественного заземлителя.

3. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта р для горизонтальных и вертикальных электродов с учетом повышающего коэффициента Кп, учитывающего высыхание грунта летом и промерзание его зимой по формулам:

_р.г = _удК_п.г; (4.2).

_р.в = _удК_п.в; (4.3).

где _уд — удельное сопротивление грунта;

К_п.г и К_п.в — повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов соответственно.

4. Определяют сопротивление растеканию одного вертикального электрода по выражению:

R_в.о =; (4.4).

где l — длина стержня, м;

d — диаметр стержня, м;

t — глубина заложения, расстояние от поверхности почвы до середины стержневого заземлителя, м;

5. Определяют ориентировочное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования Ки. в :

N =; (4.5).

где R_о.в.э — сопротивление растеканию одного вертикального электрода, определенное в п.4;

R_и — сопротивление искусственного заземлителя, найденное в п. 2.

Коэффициент использования заземлителя учитывает увеличение сопротивление заземлителя вследствие явления экранирования соседних электродов.

6. Определяют расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов Rр.г.э по формуле.

R_р.г.э =; (4.6).

где R_г.э — сопротивление растеканию горизонтальных электродов, определяемое по выражению:

R_{г, э} =; (4.7).

где l — длина электрода;

b — ширина полосы;

t — глубина заложения электрода.

7. Уточняют необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов.

R_в.э =; (4.8).

8. Определяют число вертикальных электродов с учетом уточненного сопротивления вертикального заземлителя:

N =; (4.9).

9. Принимают окончательное число вертикальных электродов, намечают расположение заземлителей.

Рассмотрим расчет заземляющего устройства для данной подстанции.

1. Заземляющее устройство и грозозащита подстанции должны быть выполнены в соответствии с ПУЭ п. 1.7. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 0,5 Ом в любое время года [13 п. 1.7.51].

Удельное сопротивление грунта: =100 Ом*м.

2. При расчете заземляющего устройства сопротивлением естественных заземлителей пренебрегаем, они уменьшают общее сопротивление заземляющего устройства, их проводимость идет в запас надежности. Тогда.

Rн= 0,5 Ом;

3. Определим расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей, принимая:

К_п.г.=4,5 и К_п.в.=1,5 [22];

_р.г = 100*4,5=450 Ом;

_р.в = 100*1,5=150 Ом;

4. Находим сопротивление стеканию тока одного вертикального электрода. В качестве вертикального электрода примем круглый стальной стержень диаметром 14 мм, длиной 10 м. Верхние концы стержней заглублены на глубину 0,8 м от поверхности земли.

Таким образом Н=0,8 м;

t=H+l/2=0,8+10/2=5,8 м.;

l=10 м;

d=14*10^-3 м.;

R_ов.э = Ом;

5. Определим примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования Ки.в.=0,35. 22].

N = ;

6. Определим сопротивление стеканию тока горизонтального заземлителя Для выравнивания потенциалов по всей площади подстанции выполняется уравнительный контур из стальных полос сечением 40×4 мм², прокладываемый на глубине 0,8 м от поверхности земли.

Н=0,8 м.;

t=0,802 м.;

L=586 м.;

b=0,04 м.;

R_{г, э} = Ом;

7. Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов:

R_в.э = Ом;

8. Определяем окончательное число вертикальных электродов:

N = ;

9. Таким образом, заземляющее устройство подстанции «______ская» состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Горизонтальный заземлитель (стальные полосы) прокладывается на расстояние 0,8 — 1 м от фундаментов или оснований оборудования. Заземляющие стержни заглубляются в грунт с помощью вибромолота с расстоянием между стержнями 4 м.

Защитное заземление подстанции удовлетворяет требованиям рабочих заземлений и заземлений средств грозозащиты. Однако при присоединении средств грозозащиты к защитным заземлениям подстанции необходимо учитывать их особенности.

Защитные и рабочие заземлители отводят в землю ток промышленной частоты, и их сопротивление является стационарным, тогда как через средства грозозащиты проходит ток молнии, который имеет импульсную форму. При стекании с заземлителей больших токов молнии в землю вблизи поверхности электродов создаются очень высокие напряженности электрического поля, под воздействием которых пробивается слой земли, прилегающий к поверхности электрода. Вокруг электрода образуется проводящая зона искрения, которая как бы увеличивает поперечные размеры электрода и тем самым снижает его сопротивление. Однако, наибольший эффект снижения сопротивления за счет искрения имеет место только в том случае, когда электроды имеют небольшие размеры и их индуктивное сопротивление практически не влияет на процесс отвода тока в землю. Такие заземлители называются сосредоточенными.

Следовательно, на подстанции возле каждого молниеотвода устанавливается по три стержня, а у каждого ОПНа (ограничителя перенапряжения) — по одному стержню.