ГЛАВА XIX
РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
§ 19.1. Определение сопротивления растеканию тока заземлителей
Как уже было сказано, для заземления используются естественные и искусственные заземлители.
Сопротивление растеканию тока естественных заземлителей можно определить расчетным путем приближенно, поэтому оно уточняется соответствующими измерениями.
Сопротивление растеканию тока заземлителя зависит в первую очередь от удельного сопротивления грунта р, измеряемого в ом·см. Величины р различных грунтов приведены в табл. 19.1.
При расчетах значения р, приведенные в табл. 19.1, должны умножаться на коэффициенты сезонности, зависящие от климатических зон и вида заземлителя (табл. 19.2).
Таблица 19.1
Величины удельных сопротивлений грунта
Распределение республик и областей по климатическим зонам приводится в электротехнических справочниках. Центральные районы РСФСР, в том числе Московская и Ленинградская области, относятся ко II климатической зоне.
К естественным заземлителям в первую очередь относятся стальные водопроводные трубы без антикоррозийного покрытия со сварными стыками и свинцовые оболочки кабелей. Для предварительных расчетов можно пользоваться данными о сопротивлении растеканию водопроводных труб, приведенными в табл. 19.3 для р= 1х104 ом-см.
Величины, приведенные в табл. 19.3, не следует умножать на коэффициенты сезонности, так как водопроводные трубы прокладываются ниже глубины промерзания грунта и имеют примерно постоянное сопротивление растеканию в течение всего года.
Данные о сопротивлении растеканию свинцовых оболочек кабелей приведены в табл. 19.4.
Величины коэффициентов сезонности
Таблица 19.3
Сопротивление растеканию тока металлических трубопроводов, проложенных на глубине 2 м при ρ=1 · 104 ом-см
Таблица 19.4
Сопротивление растеканию тока свинцовых оболочек кабелей при р = 1-104 ом-см и глубине прокладки 0,7 м
Использование кабелей со свинцовой оболочкой в качестве естественных заземлителей допускается, если их проложено не менее двух. Кроме того, надо учитывать, что они становятся заземлителями только через некоторое время после постепенного разрушения джутовой оплетки.
Если в траншее проложено несколько кабелей, то общее сопротивление растеканию с учетом явления взаимного экранирования Rк определяется по формуле
Для протяженных заземлителей сопротивление растеканию определяется по формулам:
для стальной полосы
Коэффициенты использования стержневых (ηс) и протяженных (ηп) заземлителей при размещении их по периметру замкнутого контура
Поскольку число стержней мало отличается от принятого ранее, останавливаемся на полученной величине (29 стержней) без пересчета. После монтажа следует произвести измерения фактической величины сопротивления растеканию заземляющего устройства.
§ 19.2. Выбор и расчет заземляющих проводников
В качестве заземляющих проводников следует использовать в первую очередь металлические конструкции зданий (если обеспечивается надежное соединение звеньев всей цепи), стальные трубы электропроводок, свинцовые и алюминиевые оболочки кабелей. Металлические трубопроводы, кроме трубопроводов для горючих и взрывоопасных смесей, могут использоваться только в установках напряжением до 1000 в.
Не разрешается использовать в качестве заземляющих проводников тонкие металлические оболочки трубчатых проводов и кабелей (ТПРФ, СРГ и т. д.). Кроме того, во всех помещениях используются в качестве заземляющих проводников рабочие нулевые провода электрических сетей. Во взрывоопасных помещениях для целей заземления используются нулевые провода, а также прокладываются специальные проводники. Различные трубопроводы, производственные конструкции, оболочки кабелей и т. п. в этих помещениях могут служить только как дополнительные средства.
Если суммарная проводимость естественных заземляющих проводников и нулевых проводов электросети меньше, чем это требуется, то применяют дополнительные заземляющие проводники.
Минимально допустимые по механической прочности размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников указаны в табл. 19.7.
В электроустановках напряжением выше 1000 в с большими токами замыкания на землю сечения заземляющих проводников должны быть выбраны такими, чтобы при протекании по ним расчетных токов однофазных замыканий на землю температура их не превысила 400° С.
В установках напряжением до и выше 1000 в с изолированной нейтралью, с малыми токами замыкания на землю сечения заземляющих проводников должны быть не менее 1/3 от сечения фазных проводов (для проводников из разных материалов заземляющие проводники должны иметь проводимость не менее 1/3 проводимости фазных проводников). При этом не требуется применять медные проводники сечением более 25 мм2, алюминиевые — 35 мм2 и стальные—120 мм2. В производственных помещениях магистрали заземления из стальной полосы должны иметь сечение не менее 100 мм2.
Минимальные размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников
В электрических установках напряжением до 1000 в при глухом заземлении нейтрали сечения заземляющих проводников выбираются такими, чтобы было обеспечено быстрое отключение аварийного участка сети. При этом величина тока однофазного замыкания на корпус или на нулевой провод должна превышать не менее чем в 3 раза номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей, имеющих обратно зависимую от тока характеристику. При защите автоматами, имеющими только мгновенно действующий электромагнитный расцепитель (отсечку), токи однофазного замыкания должны превышать уставки токов мгновенного срабатывания автоматов с учетом коэффициента запаса — 1,1 и коэффициента, учитывающего разброс характеристики, принимаемого по заводским данным, а при их отсутствии — 1,3 для автоматов с номинальным током до 100 а и 1,14 — для автоматов с номинальным током выше 100 а1.
Во всех случаях в сетях до 1000 в с глухозаземленной нейтралью полная проводимость заземляющих проводников должна быть не менее 1/2 проводимости фазного проводника.
1 Во взрывоопасных помещениях ток однофазного короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 в должен превышать не менее чем в 4 раза ток вставки ближайшего предохранителя и в 6 раз номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику. Для автоматов, имеющих только мгновенно действующий электромагнитный расцепитель, требуемые кратности т. к. з. одинаковы для любых помещений.
При выборе размеров стальных заземляющих проводников часто необходимо знать их эквивалентное сечение по меди. Эти данные приведены в табл. 19.8.
Таблица 19.8
Сечения стальных заземляющих проводников, соответствующие медным нулевым, при протекании токов замыкания на корпус
Данные об эквивалентных сечениях трехжильных кабелей с алюминиевой оболочкой приведены в табл. 19.9.
Таблица 19.9
Сечение алюминиевых оболочек трехжильных кабелей ААБ — 1 кВ
Данные о расчетном сопротивлении стандартных силовых трансформаторов приведены в табл. 19.10.
Таблица 19.10
Средние расчетные значения сопротивлений трансформаторов, приведенные к напряжению 400 в (первичное напряжение 10 кВ)
