Заземление – преднамеренное соединение электроустановок с заземляющим устройством (ЗУ). Это необходимо для сохранения на них достаточно низкого потенциала и обеспечения нормального режима работы системы.

Заземлители делятся на естественные и искусственные. В качестве естественных могут применяться различные трубопроводы (водопроводные и канализационные) за исключением предназначенных для транспорта горючих жидкостей и газов; металлоконструкции и железобетонная арматура, которые имеют надежное соединение с землей. В качестве искусственных заземлителей применяются стальные трубы, металлические стержни, угловая сталь.

В зависимости от различных особенностей заземление электроустановок и электросетей могут выполняться по разным системам заземления.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на [2]:

- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземлённой или эффективно заземлённой нейтралью;

- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземлённой через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземлённой нейтралью;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

Электроустановки напряжением до 1 кВ могут быть заземлены по следующим системам:

- система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников [2];

- система TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всём её протяжении (рис. 1, приложение 34);

- система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всём её протяжении (рис. 2, приложение 34);

- система TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания (рис. 3, приложение 34);

- система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 4, приложение 34);

- система ТТ – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземлённой нейтрали источника (рис. 4, приложение 34).

Сопротивление растеканию заземлителя зависит от его вида. Для вертикального заземлителя, выполненного из круглой стали, верхний конец которого располагается у поверхности земли:

(3.76)

где   l_р – длина  заземлителя;   ρ – расчетное  сопротивление   грунта;  d – диаметр заземлителя.

У вертикальных заземлителей из круглой стали, у которых верхний конец расположен ниже поверхности земли, сопротивление растекания заземлителей определяется по формуле:

(3.77)

где l_п – расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя.

Для горизонтальных заземлителей, выполненных из полосовой стали, расположенных ниже уровня земли, сопротивление растекания заземлителей рассчитывается по выражению:

(3.78)

где b – толщина полосы заземлителя, для круглого b = 2·d; l_р – расстояние от поверхности земли до заземлителя.

Сопротивление горизонтального заземлителя, расположенного на поверхности земли, рассчитывается:

(3.79)

где d для полосы шириной b определяется как d = 0,5b.

Выполнять размещение грозозащитных заземлений на ВЛ (ВЛИ) 0,38 кВ необходимо в соответствии с пунктами 2.4.38–2.4.39 ПУЭ [2]. Согласно этим пунктам, ВЛ (ВЛИ) 0,38 кВ должны быть обеспечены заземляющими устройствами, выполняющими функцию защиты от грозовых перенапряжений. Сопротивление каждого из заземляющих устройств не должно превышать 30 Ом, а расстояние между ними не должно превышать 200 м для районов с числом грозовых часов в году до 40 ч и 100 м для районов с числом грозовых часов в году более 40 ч.

Такие объекты, как школы, больницы, ясли, т. е. все те, в которых сосредотачивается большое количество людей, или те, которые имеют большое значение среди с.-х объектов (животноводческие помещения, парники на электрообогреве, склады, мастерские), должны иметь заземляющие устройства на опорах ЛЭП с ответвлениями к этим потребителям.

Расчет сопротивления заземлителя начинают с определения допустимого сопротивления заземляющего устройства (приложение 7, таблица 2).

Затем рассчитывается удельное сопротивление грунта ρ по формуле:

(3.80)

где k_с – коэффициент сезонности (табл. 3.5); k_в – сезонный коэффициент сопротивления грунта (табл. 3.6); ρ_изм – измеренное сопротивление грунта, Ом∙м (приложение 7, таблица 1).

Таблица 3.5 – Приближенные значения сезонных коэффициентов k_с

и признаки климатических зон

Сезонный коэффициент сопротивления грунта зависит от состояния грунта во время измерения, т. к. на свойства почвы сказывается влияние влажности и температуры.

Таблица 3.6 – Сезонные коэффициенты сопротивления грунта

k₁ – значительно увлажненный грунт, k₂ – средней влажности грунт; k₃ – сухой грунт.

Сопротивление полос горизонтального заземлителя определяется в зависимости от типа по формулам 3.75 и 3.76. Сопротивление одного вертикального заземлителя рассчитывается по выражениям (3.77) или (3.78).

Сопротивление горизонтального заземляющего устройства рассчитывается по формуле:

(3.81)

где k_и.г – коэффициент использования горизонтального заземлителя в виде соединительной полосы (приложение 8).

Расчетное сопротивление вертикального заземлителя:

,

(3.82)

где n_в' – расчетное число вертикальных заземлителей; k_и.в – коэффициент использования вертикальных заземлителей (приложение 9).

Общее сопротивление заземляющего устройства:

(3.83)

Если расчетное сопротивление заземляющего устройства (ЗУ) не превышает нормированного значения, то расчет завершается. Если расчетное сопротивление ЗУ превышает нормированное значение, следует увеличить количество вертикальных заземлителей и повторить расчет.