Расчет заземляющего устройства электрической установки

Виды заземления

Назначение заземления заключается в защите от удара электрическим током посредством снижения напряжения до безопасного для человека значения.. В электротехнике заземление делится на:

1. Естественное.
2. Искусственное.

Искусственное заземление подразумевает организацию электрического соединения между электрической установкой, оборудованием или сетью и заземляющим устройством. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющего проводника. В роли заземлителя может выступать, как обычный металлический стержень, так и сложный комплекс элементов специальной формы. Качество заземления определяется сопротивлением растеканию электрического тока, которое может быть снижено посредством увеличения площади заземляющих электродов и уменьшения удельного сопротивления грунта. Системы искусственного заземления делятся на:

1. Системы с глухозаземленной нейтралью.
2. Системы с изолированной нейтралью.

Защитное заземление должно предотвращать попадание человека под напряжение, которое может случиться в результате повреждения изоляции электрической установки или соприкосновения с проводами. Защитным заземлением должны быть оборудованы все наружные металлические каркасы и части электрического оборудования. Защитное заземления основывается на двух принципах. Первый заключается в отводе электрического тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. Если система защитного заземления спроектирована правильно, то возникновение утечки электрического тока приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройство защитного отключения). Второй принцип защитного заземления основывается на уменьшении до безопасного значения разности потенциалов между проводящими предметами, которые имеют естественное заземление и заземляемым проводящим предметом. Таким образом, заземление наиболее эффективно, если используется в совокупности с устройствами защитного отключения.

Расчет заземляющего устройства электрической установки

Расчет заземляющего устройства электрической установки сводится к расчету собственного заземлителя. Исключением являются только электрические установки с выносным заземляющим устройством. В данном случае последовательно рассчитываются соединительной линии и сопротивление заземлителя таким образом, чтобы суммарное сопротивление не было больше расчетного. Согласно правилам устройства электрических установок устанавливается сопротивление заземляющего устройства. Если заземляющее устройство общее для нескольких электрических установок, то расчетное заземление меньшее из требуемых. Сначала рассчитывается необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом эксплуатации естественного заземлителя, который включен параллельно:

Ru = (Rв • Rзм) / (Rв - Rзм)

где, Rзм - расчетное сопротивление заземляющего устройства; Ru - сопротивление искусственного заземлителя; Rв - сопротивление естественного заземлителя.

Затем определяется расчетное сопротивление грунта с учетом повышающих коэффициентов. Если данная информация отсутствует, то используются справочные данные. Например, для торфа удельное сопротивление составляет 20 Ом*м. Следующим рассчитывается сопротивление растекания электрического тока одного вертикального электрода. Данная формула также является справочным значением, например, для вертикального заземлителя у поверхности земли она выглядит следующим образом:

R = (p /2 п l) l n(4 l / d)

где, р - расчетное удельное сопротивление; d - диаметр; l - длина; п=3,14.

Количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

n = Rовэ / (Kuв • Ru)

где, Rовэ - сопротивление растеканию электрического тока одного электрода; Kuв - коэффициент использования; Ru - необходимое сопротивление искусственного заземлителя.

Затем определяется сопротивление растеканию горизонтальных электродов, формулы для которых являются справочными. После этого уточняются необходимые сопротивления вертикальных электродов с учетом степени проводимости горизонтальных соединительных электродов:

$Rвэ = (Rгэ • Ru) / (Rгэ - Ru)Rвэ = (Rгэ • Ru) / (Rгэ - Ru)

где, Rгэ - сопротивление растеканию электрического тока горизонтальных электродов.

Последним расчетом является определение числа вертикальных электродов с учетом коэффициентов использования:

$n = Rовэ / (Кuв • Rвэ)n = Rовэ / (Кuв • Rвэ)

Для электрических установок мощностью свыше 1000 Ватт с значительными токами замыкания на землю, также проверяется стойкость соединительных проводников.