Ввод заземляющего устройства в эксплуатацию

Ввод в эксплуатацию.

Монтажная организация, выполнившая заземляющее устройство, должна предъявить приемочной комиссии следующую техническую документацию: исполнительные чертежи и схемы с указанием расположения подземных коммуникаций; акты на выполнение скрытых или малодоступных элементов, в частности заземлителей в грунте, скрыто проложенных заземляющих проводников; протоколы измерения сопротивления растеканию тока промышленной частоты заземлителей; протоколы проверки цепей фаза — нуль в сетях 380/220 В с заземленной нейтралью, проверки действия защиты при замыканиях на землю и защитно-отключающих устройств при прикосновениях; акты проверки элементов выравнивания потенциалов и других устройств, которые могут быть предусмотрены проектом.
Смонтированную электроустановку включать в сеть может только подготовленный эксплуатационный персонал после разрешения приемочной комиссии. После сдачи — приемки, оформляемой актом, перечисленная техническая документация передается эксплуатационной организации. Перед вводом в эксплуатацию заземляющее устройство (а также после каждого ремонта и регулярно профилактически) проверяют. При этом измеряют сопротивление заземляющего устройства и сравнивают (с учетом сезонных изменений) его соответствие нормам; сопротивление любого участка или цепи или устройства в целом должно удовлетворять предъявляемым требованиям; проверяют все элементы, доступные для наблюдения, выявляют отсутствие плохих контактов и обрывов, надежность соединений, наличие заземления всех элементов, где оно требуется правилами; соответствие сечений заземляющих электродов и проводников проекту. По требованию комиссии скрытые элементы могут быть проверены выборочно путем вскрытия. При наличии надлежащего акта на скрытые работы такая проверка не делается, либо вскрытия выполняются за счет заказчика.
Приемочная комиссия принимает смонтированную электроустановку и разрешает ее включение, после чего ответственность за нее несет эксплуатирующая организация, которая должна заранее позаботиться о подготовке квалифицированных электриков, которые будут обслуживать электроустановку. Следует также подготовить необходимый запас материалов и деталей для ремонта. Чаще всего такой запас можно получить по договоренности с монтирующей организацией из имеющихся у нее остатков от монтажа. Особое внимание нужно уделить комплектации необходимой спецодежды и инвентаря, приспособлений и инструментов, необходимых для эксплуатации и проверенных защитных средств, в том числе указателей напряжения, диэлектрических перчаток, бот и галош, переносных заземлителей и др. К началу эксплуатации должны быть изучены нормативные документы, чертежи электроустановки и инструкции по эксплуатации.
Каждый рабочий, непосредственно участвующий в работах по монтажу или эксплуатации электроустановок, проходит медицинское освидетельствование при приеме на работу и затем 1 раз в 24 мес (при работе, связанной с подъемом на высоту, каждые 12 мес), а также вводный и ежеквартальный инструктаж, обучение и ежегодную, проверку знаний по технике безопасности. При обучении пользуются различными пособиями в виде моделей заземляющих устройств, тренажеров. Наиболее интересной формой учебных пособий являются учебные видеофильмы.

Обеспечение эксплуатационной надежности.

Выход из строя заземляющего устройства создает реальную опасность поражения током людей и животных, а также перебоев в электроснабжении. Дефекты, чаще всего вызываемые коррозией заземлителей или некачественным монтажом и неудовлетворительной эксплуатацией, выявляются при проверках заземляющих устройств. Однако эти проверки проводятся через определенные, весьма длительные промежутки времени. Чтобы обеспечить постоянную надежность, необходимо следующее.
Правильно выбирать сечения элементов заземляющего устройства для обеспечения заданного срока службы с учетом конкретных условий эксплуатации. При выборе недостаточного (заниженного) сечения электродов экономия при монтаже оказывается намного меньше, чем перерасход металла, трудозатрат и денежных средств в первые же годы эксплуатации.
Выбирать рациональные конструкции и размещения заземляющих устройств, правильно их монтировать. Например, если расположить заземлитель около кабеля, то будет происходить увеличенная коррозия за счет электролитического контакта через грунт стального заземлителя со свинцовой или алюминиевой оболочкой кабеля. Если кабель и заземлитель нельзя разнести на расстояние хотя бы 1 м, то рационально поставить металлическую перемычку между оболочкой кабеля и заземлителем для выравнивания потенциалов. При засыпке траншей однородным грунтом и тщательном его трамбовании коррозия заземлителя меньше, чем у заземлителя, проложенного в грунте с разной воздухонепроницаемостью, содержащем щебень и строительный мусор. Использование для обработки грунта солей хотя и улучшает проводимость заземлителя, но увеличивает коррозию.
Периодически определять измерением плотность блуждающего тока, стекающего с заземлителя, и коррозионную активность грунта, заранее планировать замену прокорродированных заземлителей. Обычно эту замену планируют на период, когда коррозия уничтожит половину сечения заземлителя, чтобы не произошло аварийного выхода его из строя. В необходимых случаях принимают меры дополнительной защиты или сокращают сроки между проверками.
Своевременно проводить ремонт, который может понадобиться в результате коррозии или механических повреждений и вследствие изменения с течением времени удельного сопротивления грунта. По этой причине сопротивление заземлителя может увеличиваться и достичь недопустимого значения.
Проверять сопротивление заземлителей в первые два года эксплуатации дважды: летом в период наибольшего просыхания почвы и зимой при наибольшем промерзании. Последующие измерения выполняют периодически, обычно не реже 1 раза в год и после каждого капитального ремонта. Все сроки устанавливаются местной инструкцией и не могут превышать предельных сроков, указанных в правилах технической эксплуатации.
Осматривать видимую часть заземляющего устройства одновременно с электрооборудованием, но не реже 1 раза в 3 мес. Тогда же осматривать и всю зануляющую сеть. Устранять все возникающие в заземляющей и зануляющей сети дефекты, в частности плохие контакты, ослабление креплений, нарушения окраски и т.д.
Не реже, чем каждые 6 мес, а также при каждой перестановке оборудования контролировать специальными измерениями обеспечение отключения любого участка электрической сети в случае аварии, а также ограничение в допустимых пределах напряжения прикосновения и шага при однофазных КЗ на корпус или непосредственно на нулевой провод. Срабатывание защиты проверяют в помещениях с повышенной опасностью и для отдельных токоприемников, прежде всего наиболее удаленных и мощных. При неудовлетворительных результатах измерений принимают необходимые меры, например монтаж выравнивающих проводников для уменьшения напряжения шага, увеличение сечения проводников для уменьшения напряжения прикосновения и  настройку защиты и др.

Учитывать особенности эксплуатации зануления. Оно только тогда эффективно и обеспечивает безопасность, когда правильно выбраны сечения фазных и нулевого провода, предохранители и автоматические выключатели, правильно выполнены основное и повторное заземления нулевого провода, исправна вся сеть и отключающая аппаратура, равномерна нагрузка фаз. Например, если вблизи животноводческой фермы включить сварочный однофазный трансформатор на напряжение 220 В (фаза и нуль), то через нулевой провод пойдет ток и на нем появится значительное напряжение, что может повлечь массовую гибель животных и несчастные случаи с людьми. Опасность несколько снизится, если трансформатор включить между фазами на напряжение 380 В, так как в этом случае ток в нулевом проезде будет значительно меньшим, но лучше применять трехфазные токоприемники, чтобы равномерность нагрузки фаз (при которой напряжения на нулевом проводе нет) не нарушалась.

Капитальный ремонт.

Как правило, капитальный ремонт планируется заранее и проводится в намеченные сроки после тщательной подготовки к нему. Как исключение проводятся внеочередные ремонты, необходимость в которых выявляется при измерениях, осмотрах и текущих ремонтах. При подготовке к капитальному ремонту изготовляют заземлители, заземляющие проводники, проверяют механизмы и приспособления, составляют график ремонта, проводят проверку знаний персонала и др. Сопротивление заземлителей проверяют в разное, в том числе и наиболее неблагоприятное, время года. Измерения во влажном грунте и пересчет с помощью приближенных сезонных коэффициентов не всегда дают точные результаты, и при проверке зимой или в засушливый летний период сопротивление может оказаться чрезмерным. Снижение сопротивления заземлителя до нормы достигается при капитальном ремонте сооружением дополнительных электродов или нового заземляющего контура.
При измерении сопротивления заземлителей молниезащиты нужно учитывать, что здесь нормируется не сопротивление токам промышленной частоты, как описывалось ранее, а импульсное сопротивление, которое обычно ниже сопротивления растекания тока промышленной частоты (табл. 1).
Таблица 1. Пересчет импульсных сопротивлений заземлителей на сопротивление растеканию переменного тока частотой 50 Гц

Импульсное сопротивление каждого заземлителя, защищающего от прямых ударов молнии, обычно нормируется не более 20 Ом. Но для защиты некоторых строений, например предназначенных для крупного рогатого скота и конюшен, импульсное сопротивление заземлителя должно находиться в пределах 10 Ом.
При планировании ремонтов местонахождение и конструкцию заземлителей можно определить по исполнительным чертежам и актам скрытых работ. Отсюда ясно, что техническую документацию, получаемую эксплуатационной организацией при приемке объекта в эксплуатацию, нужно хранить весь срок эксплуатации заземляющего устройства.
Если чертежи утрачены или неясны точки привязки чертежа к зданиям, то место заземлителя можно определить, измеряя сопротивление грунта в различных точках поверхности вблизи от предполагаемого нахождения заземлителя. Над заземлителем прибор покажет резко сниженное сопротивление. Линия, соединяющая точки наименьших измеренных величин, покажет, что под ней проходит горизонтальный заземлитель либо какая-то металлическая коммуникация, например кабель или трубопровод. Впрочем, трубопроводы обычно прокладываются на большей глубине, и измеренное значение будет большим, чем при заземлителе, когда удельное сопротивление грунта при измерении над ним приближается к нулю.
Если вдоль найденной линии переставлять измерительный электрод, то отсчитываемое значение сопротивления будет небольшим и примерно одинаковым, если заземлитель не поврежден. В случае обрыва заземлителя за этим местом сопротивление резко возрастет, и, таким образом, по показаниям прибора можно определить место обрыва (рис. 1).

Рис. 1. Опытные кривые измерения для отыскания места повреждения протяженного заземлителя (сплошная линия — исправный заземлитель; пунктирная линия — заземлитель имеет обрыв)

Для планирования капитальных ремонтов нетрудно рассчитать примерный срок службы заземлителей, пользуясь результатами наблюдений за ними в конкретных условиях либо пользуясь ориентировочными средними данными. Так, в обычных условиях, например на промышленных подстанциях, коррозия незащищенной стали заземлителей составляет в земле в среднем примерно 2,5 мм за 10 лет. Следовательно, полосовая сталь толщиной 5 мм, ржавеющая с обеих сторон, за 10 лет полностью выйдет из строя, а за 5 лет потеряет половину своей толщины и массы. При толщине полосовой стали 4 мм такая потеря произойдет за 4 года, при толщине 6 мм — за 6 лет и т. д. Так же будут ржаветь и полки угловой стали и стенки труб. Если грунт переувлажнен и в нем имеется много солей и кислот, если протекают блуждающие токи, то коррозия будет сильнее и готовиться к замене электродов нужно раньше.
В некоторых районах опасность разрушения заземлителей коррозией снижается, а срок увеличивается. Сюда относятся, например, менее обжитые районы, где меньше источников блуждающих токов, вызывающих повышенную коррозию, чем в районах с развитой промышленностью и сетью электрифицированных железных дорог, трубопроводов, линий электропередачи. В районах распространения вечномерзлых грунтов в холодное время года грунт не агрессивен и коррозия усиливается лишь в короткий летний период оттаивания грунта.
Стержневые электроды, даже более легкие и экономичные, чем полосовые и уголковые, лучше противостоят коррозии, так как у круглой стали наименьший периметр, по которому происходит процесс коррозии. Диаметр у них уменьшается от коррозии медленнее, чем потеря массы. Данные для средних условий (коррозия 2,5 мм за 10 лет) приведены ниже:

Электроды заменяют, не ожидая их полного разрушения, в сроки, определяемые местными инструкциями. Обычно замену осуществляют при уменьшении вдвое толщины полосовой стали или толщины стенки труб, что совпадает с уменьшением вдвое массы заземлителя. Для заземлителей из круглой стали расчет срока замены ведется не по уменьшению диаметра, а по уменьшению массы вдвое, что возникает значительно быстрее уменьшения диаметра. Здесь дело в том, что хотя круглая сталь уменьшенного вдвое диаметра еще может осуществлять функции защитного заземления, но масса заземлителя при этом уменьшается пропорционально квадрату диаметра, т.е. вчетверо, и заземлитель уже не будет соответствовать повышенным требованиям обеспечения термической устойчивости при прохождении тока замыкания или (в случае электрохимической защиты сооружений) требованиям по количеству уносимого металла. Согласно действующим нормам элемент заземлителя должен быть заменен, если разрушено более 50 %  его сечения.