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
где r - удельное максимальное сопротивление земли, Омžм.
Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю
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
где Rз.п – сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.
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,
где lм.з – длина магистрали заземления, км; Rом – удельное активное сопротивление провода, Ом/км.
Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки
где lз.ж – длина заземляющей жилы кабеля, км; Rоз.ж – удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.
Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства
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)
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя Таблица 7
| Схема расположения заземлителя | Тип заземли-теля | Формулы расчета сопротивления растеканию | Типовые параметры заземлителя | Сопротивление растеканию, Ом | Примечание |
 | Верти-кальный |  | 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 |
 | Верти-кальный (в скважине) |  | 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 |
 | Верти-кальный (углублен-ный) |  | 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  t = 0,3 м |
 | Горизон-тальный |  | 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
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
, 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
Ом
Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.
Ом
Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства
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.