заземляющее устройство для выравнивания электрического потенциала на входах или въездах на территорию электроустановки

Формула изобретения

ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ВХОДАХ ИЛИ ВЪЕЗДАХ НА ТЕРРИТОРИЮ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью и/или в здание с заземляющим устройством, соединенным с заземлителем электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, содержащее заземлитель периметра заземляющей сетки на территории электроустановок и/или заземлитель, расположенный на расстоянии 1 м от фундамента здания, и два горизонтальных проводника, уложенных на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя и соединенных с ним наклонными проводниками, отличающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности путем оптимального выравнивания потенциалов у входов и въездов в здания и на территорию электроустановки, оптимальная глубина b укладки проводника, ближайшего к заземлителю, определяется по формуле

b = = м,

где a - глубина укладки заземлителя;

c = 1,5 - глубина укладки удаленного от заземлителя проводника,

при этом глубина укладки заземляющей сетки на территории электроустановки 0,5 м, а глубина укладки заземлителя периметра заземляющей сетки 0,75 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к заземляющим устройствам электроустановок напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью.

Может быть использовано в энергетике и промышленности, для выравнивания потенциалов на входах и въездах на территорию открытых распредустройств, в зданиях закрытых распредустройств, а также в зданиях и сооружениях на территории объекта, соединенных заземляющими проводниками с контуром заземления распредустройств напряжением 110 кВ и выше.

В качестве аналога можно рассмотреть заземляющее устройство [1] для выравнивания потенциалов у входов и въездов на территорию электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с эффективно заземленной нейтралью, где выравнивание производится путем установки двух вертикальных заземлителей длиной 3-5 м у внешнего горизонтального заземлителя заземляющей сетки у входов и въездов на территорию электроустановки.

Недостатком данного устройства является то, что вертикальные заземлители хуже выравнивают потенциалы на входах и въездах в электроустановку, чем горизонтальные заземлители, уложенные на разные глубины, увеличиваемые по мере удаления от заземляющей сетки.

При однофазных коротких замыканиях на землю на подходе к вертикальным заземлителям на расстоянии шага от них возникают большие шаговые напряжения, опасные для пеpсонала.

В качестве прототипа может быть рассмотрено заземляющее устройство [2] для выравнивания электрического потенциала на входах или въездах на территорию электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью и/или в здание с заземляющим устройством, соединенным с заземлителем электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, содержащее заземлитель периметра заземляющей сетки на территории электроустановок и/или заземлитель, расположенный на расстоянии 1 м от фундамента здания, и два горизонтальных проводника, уложенных на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя на глубине 1 и 1,5 м соответственно и соединенных с ним наклонными проводниками [2].

Такое выравнивание потенциалов у входов и въездов на территорию электроустановки имеет следующие недостатки.

Потенциалы на поверхности у входов и въездов над заземлителем и над горизонтальным проводником, расположенным на расстоянии 1 м от заземлителя на глубине 1 м, примерно равны и снижение потенциалов на поверхности земли происходит только на втором метре от заземлителя, что создает большие шаговые напряжения, чем при выравнивании потенциалов на протяжении 2 м от заземлителя.

Рассматривается только вариант укладки заземлителя на глубине 1 м, в то время как заземляющая сетка на территории электроустановки открытого распредустройства напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью должна укладываться на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли; не рассматривается также вариант укладки горизонтальных заземлителей вокруг зданий и сооружений на существующих объектах на глубине 0,8-0,9 м.

Целью изобретения является повышение электробезопасности заземляющего устройства путем оптимального выравнивания потенциалов у входов и въездов в здания и на территорию электроустановки.

Цель достигается тем, что в заземляющем устройстве для выравнивания электрического потенциала на входах и въездах на территорию электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью и/или в здание с заземляющим устройством, соединенным с заземлителем электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, содержащем заземлитель периметра заземляющей сетки на территории электроустановок и/или заземлитель, расположенный на расстоянии 1 м от фундамента здания, и два горизонтальных проводника, уложенных на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя и соединенных с ним наклонными проводниками, оптимальная глубина укладки проводника, ближайшего к заземлителю, определяется по формуле

b = = м,

где а - глубина укладки заземлителя;

b - то же, ближайшего к заземлителю проводника;

с - 1,5, то же, удаленного от заземлителя проводника, при этом глубина укладки заземляющей сетки на территории электроустановки - 0,5 м, а глубина укладки заземлителя периметра заземляющей сетки - 0,75 м.

Если глубину укладки заземлителя, относящегося к заземляющей сетке на территории электроустановки или вокруг здания с заземляющим устройством, соединенным с заземлителем электроустановки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, обозначить а, глубину укладки ближайшего к заземлителю горизонтального проводника - b, а глубину укладки удаленного от заземлителя горизонтального проводника - с и обозначить соответствующие точки на поверхности над заземлителем и проводниками 0, 1, 2, что соответствует в длине метрам от заземлителя, то потенциалы на поверхности земли в этих точках, выраженные в условных единицах потенциала, в соответствии с тем, что потенциал на поверхности земли над заземлителем (проводником) обратно пропорционален расстоянию от заземлителя (проводника) до точки на поверхности земли, будут:

U_o = ; U₁ = ; U₂ =

Исходя из того, что наилучшее распределение шаговых потенциалов (с точки зрения безопасности) будет при условии, что напряжение в точке 1 - среднеарифметическое от напряжений в точках 0 и 2, будет иметь место:

U₁ = = = = , откуда: b =

Если с=1,5 м, то b = м м.

При расчетах по этой формуле можно определить, что шаговые напряжения на выходах и въездах на территорию установки напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью при глубине укладки заземляющей сетки 0,5-0,6 м могут достигать значительных величин. Для снижения этих величин необходимо заземлитель периметра заземляющей сетки уложить на глубину 0,75 м, т. е. ниже уровня заземляющей сетки. Укладка сетки на меньшей глубине у мест расположения порталов оборудования необходима для снижения напряжения прикосновения, а снижение его уровня у периметра позволит снизить шаговые напряжения не только у входов и въездов, но и в других местах периметра территории электроустановки.

На фиг.1 представлено заземляющее устройство в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 представлены графики распределения потенциалов в условных единицах потенциала от точки "2" до точки "0" в зависимости от глубины укладки заземлителя и проводников 2, 3 на подходе к заземлителю в зависимости от глубины укладки заземлителя.

Устройство содержит заземлитель 1 периметра заземляющей сетки и/или заземлитель, расположенный на расстоянии 1 м от фундамента здания на глубине 1 м, горизонтальные проводники 2 и 3, расположенные на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя 1 соответственно, наклонные соединительные проводники 4 между заземлителем 1 и проводниками 2 и 3. Глубина укладки заземлителя 1 - а, глубина укладки проводника 2 - b, глубина укладки проводника 3 - c=1,5 м. Точки по оси входа на поверхности над заземлителем 1 - "0", над проводником 2 - "I", над проводником 3 - "II".

Из графиков 1-7 можно выявить, что наибольшие шаговые потенциалы возникают при укладке заземлителя 1 на глубине 0,5-0,7 (графики 1-3), поэтому необходимо для повышения электробезопасности за счет снижения шаговых потенциалов увеличить глубину периметра заземляющей сетки до 0,75 м. В этом случае глубина укладки проводника 2 в соответствии с графиками 3, 4 должна быть по расчету около 1 м, а при укладке заземлителя 1 на глубине 1 м в соответствии с графиком 7 глубина укладки проводника 2 по расчету 1,2 м.

Технико-экономическая эффективность изобретения связана с повышением электробезопасности персонала и со снижением травматизма на входах и въездах на территорию электроустановок и в зданиях, заземляющие устройства которых соединены с заземлителями электроустановок напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью. Кроме того, за счет увеличения глубины заложения заземлителя периметра заземляющей сетки на территории электроустановки до 0,75 м снижаются шаговые напряжения между поверхностью земли над заземляющей сеткой и территорией у ограды установки шириной 3 м. Повышается электробезопасность на входах и въездах в здания энергетических и промышленных предприятий, заземляющие устройства которых соединены с заземлителями упомянутых электроустановок.