Заземление на стороне переменного тока

В системах канализации электрической энергии находят применение четырех- и пятипроводные линии (трехпроводные линии используют крайне редко). Некоторые варианты систем заземления приведены на рисунке 56.

 

а) система TN-S; б) система TN-C; в) система TT; г) система IT.

Рисунок 56 – Заземление на стороне переменного тока

На рисунке применяются следующие обозначения:

Первая буква - характер заземления источника питания:

Т - непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

I - все токоведущие части изолированы от земли или одна точка заземлена через сопротивление.

Вторая буква - характер заземления открытых проводящих частей электроустановки:

Т - непосредственная связь открытых проводящих частей с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

N - непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтраль).

Последующие буквы - устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике.

 

	нулевой рабочий проводник (N)
	нулевой защитный проводник (РЕ)
	совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (PEN)

1 – заземление источника энергии;

2 – открытые проводящие части;

3 – заземление корпуса оборудования;

4 – заземляющий резистор;

L1, L2, L3 – фазы сети.

В системе ТN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно; в системе TN-С нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены по всей сети; в системе TT корпуса оборудования заземляются отдельно; в системе IT заземление нейтрали проводится через сопротивление.

Практические схемы заземления могут иметь и другие конфигурации.

Заземление на стороне постоянного тока

Решение о заземлении положительного или отрицательного полюса должно основываться на полярности питания аппаратуры и учитываться электрохимическая коррозия заземлителя.

 

а) Система TN- S; б) Система TN-C; в) Система TT; г) Система IT

Рисунок 12 – Заземление на стороне постоянного тока

Возможны и другие варианты заземления.

Устройство заземлений

Заземляющие устройства делят на защитное и рабочее. Рабочее заземление предназначено для создания нормальных условий работы электроустановки. Защитное заземление – электрическое соединение части электроустановки, нормально не находящейся под напряжением с заземляющим устройством, обеспечивающим электробезопасность персонала. Для выполнения заземлений различных назначений и разных напряжений рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство, удовлетворяющее требованиям к заземлению этих установок.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

В качестве заземлителей используются в первую очередь естественные заземлители: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей, проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей.

Расчет заземляющего устройства сводится к выбору числа и диаметра заземляющих стержней в зависимости от типа грунтов и формы электродов. Для определения сопротивления заземляющего устройства сначала рассчитывается величина сопротивления одиночного заземлителя R_В. В качестве заземлителя можно принять стальную трубу, забитую вертикально в грунт на некоторую глубину h. Сопротивление R_В зависит от удельного сопротивления грунта r

                                  

а) вертикальный электрод; б) горизонтальный электрод

Рисунок 13 – Расположение заземлителей в грунте

Ом×см (сопротивление образца грунта объемом 1 см³), длина трубы см, находящейся в грунте, наружного диаметра трубы d см и определяется по формуле /14/:

 Ом,

где t –расстояние от поверхности земли до середины трубы (электрода), см.

Большое влияние на сопротивление R_В оказывает сезонное колебание проводимости верхних слоев грунта в зависимости от влажности и температуры воздуха. Чтобы уменьшить это влияние, необходимо трубу забивать в землю на глубину h=0,5…1,5 м от поверхности грунта до верхнего конца трубы (рис. 13, а).

Сопротивление заземлителя из стальной полосы прямоугольного сечения, уложенной горизонтально (рис.13, б.), определяется по формуле

Ом,              

где  – длина полосы, см; b – ширина полосы, см (b=4…6 см); h – глубина заложения полосы, см (h=40…60 см).

Наиболее важным фактором, влияющим на сопротивление растекания тока в земле, является удельное сопротивление грунта Ом×см. При проектировании заземления величину r₀ определяют опытным путем для того грунта, где будет сооружено заземляющее устройство, а коэффициент сезонности h_С  выбирают по таблицам. Наименьшее значение h_С =1 – для марта, наибольшее значение h_С =1,75…2,2 – для июля. В таблице 3 приведены средние приближенные значения удельного сопротивления различных грунтов /7, 14/.

Таблица 3 – Средние значения удельного сопротивления грунтов

Вид грунта	r, Ом × м	Вид грунта	r, Ом × м
Влажный песок	70	Чернозем	20
Супесок	30	Каменистая глина	10
Суглинок	10	Торф	2
Глина	4	Речная вода	100
Садовая земля	4	Морская вода	0,1

 

В электроустановках напряжением до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства в любое время года допускается , но не более 4 Ом, где I₃ – расчетный ток замыкания на землю, в амперах. Если в нейтраль включен заземляющий резистор, то за расчетный ток принимают ток, равный 125% его номинального тока (1,25I₀)

Нулевой рабочий проводник от трансформатора до распределительного шкафа выполняется шиной, жилой кабеля, алюминиевой оболочкой кабеля, проводимость которых, должна составлять не менее 50% проводимости фазных проводов.