Проектирование электроснабжения объектов горно-обогатительных предприятий - Требования к защитным мерам электробезопасности

11.3. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНЫМ МЕРАМ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ.

Заземление и заземляющие устройства

Электроустановки, расположенные на территории горно-обогатительных комбинатов, в отношении мер электробезопасности разделяются на электроустановки:
35 — 220 кВ с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
6 — 10 кВ с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
0,4/0,23 кВ с глухозаземленной нейтралью.
Трехфазная сеть с эффективно заземленной нейтралью имеет коэффициент замыкания на землю, равный отношению разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания < 1,4.
Изолированная нейтраль (трансформатора) — нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через большое сопротивление (дугогасящие реакторы и т.п.).
Глухозаземленная нейтраль (трансформатора) — нейтраль, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и т.п.).
Заземление электроустановки или другой установки — это преднамеренное электрическое соединение ее с заземляющим устройством. Защитное заземление электроустановки осуществляется в целях электробезопасности, рабочее заземление (какой-либо точки токоведущих частей электроустановки) — для обеспечения работы электроустановки.
Зануление в электроустановках 0,4/0,23 кВ — преднамеренное соединение частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью трансформатора в трехфазных сетях или с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, или с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
Заземлители — это искусственные или естественные проводники (электроды) или совокупность соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
Заземляющее устройство — совокупность заземлителей и заземляющих проводников, т.е. проводников, соединяющих заземляемые части с заземлителем.
Сопротивление заземляющего устройства — это отношение напряжения на заземляющем устройстве к току замыкания на землю, т.е. току, стекающему в землю через место замыкания. Напряжение на заземляющем устройстве — это напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземляющее устройство и зоной нулевого потенциала, т.е. зоной земли за пределами зоны растекания.

Электроустановки 35— 220 кВ с эффективно заземленной нейтралью

1. Заземляющее устройство должно иметь в любое время года сопротивление <0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей. Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должно превышать 10 кВ (напряжение выше 10 кВ допускается, если исключен вынос потенциала за пределы зданий и внешних ограждений электроустановки 35 — 220 кВ).
2. Сечения заземляющих проводников должны быть выбраны такими, чтобы при протекании по ним наибольшего расчетного тока однофазного к.з. на землю температура заземляющих проводников не превысила 400 °С (кратковременный нагрев, соответствующий времени действия основной защиты и полному времени отключения выключателя).
3. Поскольку открытые распределительные устройства (ОРУ) 35 — 220 кВ главных понизительных подстанций (ГПП) в настоящей работе не рассматриваются, то устройство заземляющих установок на территориях ГПП также не анализируется.
4. Во избежание выноса потенциала за пределы заземляющих устройств электроустановок 35 — 220 кВ не допускается питание электроприемников от обмоток 0,4/0,23 кВ с заземленной нейтралью трансформатора, находящихся в пределах контура заземляющего устройства. При необходимости питание таких электроприемников может осуществляться от трансформатора с изолированной нейтралью на стороне
5. 4 кВ по кабельной линии, выполненной кабелем без металлической оболочки и без брони.

Электроустановки 6— 10 кВ с изолированной нейтралью

1. Сопротивление заземляющего устройства (Ом) при протекании расчетного тока замыкания на землю в любое время года должно быть:

а)     если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок напряжением 380/220 В, R < 125//. При этом должны выполняться требования, предъявляемые к заземлению и занулению электроустановок 380/220 В;
б)    если заземляющее устройство используется только для электроустановок напряжением 6—10 кВ, R < 250// (но не более 10 Ом). Здесь R — наибольшее при учете сезонных колебаний сопротивление заземления при прохождении расчетного тока замыкания на землю; / — расчетный ток замыкания на землю, А.

1. В качестве расчетного тока принимаются:

а)   в сетях без компенсации емкостных токов — полный ток замыкания на землю;
б)    в сетях с компенсацией емкостных токов:
для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, — ток, равный 125% номинального тока этих аппаратов;
для заземляющих устройств, к которым не присоединены аппараты, компенсирующие емкостный ток, остаточный ток замыкания на землю, который может иметь место в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов или наиболее разветвленного участка сети.

1. Расчетные величины токов замыкания на землю должны быть определены для той из возможной в эксплуатации схемы сети, при которой токи замыкания на землю имеют наибольшую величину.
2. Заземляющие устройства можно рассчитывать по формуле (50), принимая в качестве расчетного ток срабатывания релейной защиты от междуфазных замыканий или ток плавления предохранителей, если эта защита обеспечивает отключение замыканий на землю.

При этом ток замыкания на землю должен быть не менее полуторакратного тока срабатывания релейной защиты или трехкратного номинального тока предохранителей.

1. Проводимость заземляющих проводников должна составлять > 1/3 проводимости фазных проводников, а сечение - не менее значений, приведенных в табл. 28. Не требуется применения медных проводников сечением > 25 мм2, алюминиевых — 35 мм2 и стальных — 120 мм2. В производственных помещениях магистрали заземления из стальной полосы должны иметь сечение > 100 мм2.

Электроустановки 0,4/0,23 кВ с глухозаземленной нейтралью

1.Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть <4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 380 и 220 В источника трехфазного тока или 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление обеспечивается с учетом использования естественных заземлителей.

1. Нейтраль трансформатора должна быть присоединена к заземлителю с помощью заземляющего проводника, сечение которого должно быть не менее указанного в табл. 28.
2. В целях обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток к.з., превышающий не менее чем в 3 раза:

номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя;
номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, или нерегулируемого расцепителя. При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки

Таблица 28

тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.
При отсутствии заводских данных для автоматов с номинальным током до 100 А кратность тока к.з. относительно величины уставки следует принимать > 1,4, для прочих автоматов — > 1,25.
Полная проводимость заземляющих проводников во всех случаях должна быть > 50 % проводимости фазного проводника.
В случаях, когда требования настоящего параграфа не удовлетворяются в отношении величины тока замыкания на корпус или нулевой провод, отключение при этих замыканиях должно обеспечиваться при помощи специальных защит.

1. Использование нулевого рабочего проводника, идущего от нейтрали трансформатора к распределительному устройству, в качестве заземляющего проводника не допускается.

В части состава и оформления рабочих чертежей заземления и зануления электроустановок горно-обогатительных предприятий следует пользоваться работой Тяжпромэлектропроекта (шифр В553).
Раздел "Заземление и зануление электроустановок" учитывается в основном комплекте рабочих чертежей электроснабжения, например марки ЭГ, а при значительном объеме проектных материалов может быть выделен в самостоятельный раздел с названием "Заземление и зануление электроустановок".
В состав устройств заземления и зануления входят заземлители, заземляющие и нулевые защитные проводники, в том числе используемые для этого строительные и производственные конструкции и элементы, а также шунтирующие гибкие перемычки на конструкциях. В устройство не входят нулевые рабочие проводники, не используемые в качестве защитных.
Элементы заземления и зануления делятся на элементы, которые подлежат монтажу по проекту электротехнической части и которые используются для заземления и зануления — строительные и производственные конструкции: 1) специально предназначенные для заземления и зануления (на проектирование их должны выдаваться задания смежным проектным организациям или подразделениям, например строительным, технологическим и т.п.); 2) имеющие другое основное назначение, но используемые для заземления и зануления (их монтируют по другим соответствующим разделам проекта или используют существующие).
В тех случаях, когда отдельные элементы устройства заземления и зануления, например заземлитель, используются одновременно для электроустановки и молниезащиты, необходимо следующее.

1. Если рабочие чертежи заземления и зануления, молниезащиты помещаются в отдельные самостоятельные основные комплекты чертежей, то необходимо учесть эти элементы устройства заземления и зануления в одном из основных комплектов, например ЭГ, РП. Порядок использования рассматриваемых элементов для нужд марки чертежей, в которую не помещены эти элементы, оговаривается в чертежах той марки, которая использует эти "чужие" элементы.
2. Если рабочие чертежи заземления и зануления электроустановки, молниезащиты помещаются в комплект чертежей одной марки (ЭГ, РП), то должны быть учтены следующие требования:

рабочие чертежи элементов, используемых и для электроустановки, и для молниезащиты, например заземлитель, оформляют с учетом требований, предъявляемых к чертежам той и другой вышеуказанных установок;
рабочие чертежи остальных элементов следует оформлять с учетом требований, предъявляемых к соответствующей установке согласно работе В553, а чертежи молниезащиты — с учетом требований к чертежам молниезащиты.
Общие указания можно помещать на чертеже заземления и зануления, а при значительном их объеме — оформлять в виде раздела общих указаний, где должны быть оговорены особенности проектируемого устройства и приведены:

1. пояснения о том, какие виды элементов охватываются разделом проекта по заземлению и занулению;
2. значения требуемого сопротивления заземлителя, допустимого напряжения прикосновения, измеренного или расчетного (с учетом сезонного изменения) удельного сопротивления грунта, сезонный коэффициент заземляющего устройства;
3. перечень частей установок, элементов строительного и производственного назначения, подлежащих заземлению и занулению с указанием мест установки гибких перемычек. Для небольших объектов, где элементы или части их показаны на чертежах, дополнительных пояснений можно не давать, а для объектов с большим числом таких элементов допускается ограничиваться ссылкой на нормативные документы;
4. для установок с эффективно заземленной нейтралью (35 — 220 кВ) принятые решения по выравниванию потенциала в случае его заноса, нормированное сопротивление заземляющего устройства или напряжения прикосновения;
5. особенности строительной части здания или сооружения, связанные с использованием его для заземления и зануления; перечень существующих элементов и элементов, монтируемых по другим разделам проекта, которые используются для заземления и зануления. Если в строительных конструкциях предусмотрены выпуски арматуры или другие мероприятия, позволяющие использовать эти конструкции для заземления и зануления, то об этом делается оговорка.

Расчет заземляющих устройств следует производить с учетом объединения молниезащитных и защитных установок.
Для заземления электроустановок всех назначений и напряжений, территориально приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство.
Для заземления электроустановок должны быть использованы естественные заземлители, в первую очередь железобетонные фундаменты. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы: проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов; обсадные трубы скважин;
металлические конструкции и арматура железобетонных конструкций зданий и сооружений, соприкасающихся с землей;
металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы и т.п.
Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, алюминиевые оболочки кабелей и голые алюминиевые проводники не допускается использовать в качестве естественных заземлителей.
Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств их необходимо учитывать при числе кабелей не менее двух.
Заземлители должны быть связаны с заземляющими магистралями электроустановки не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не относится к повторному заземлению нулевого провода и металлических оболочек кабелей.
В качестве искусственных заземлителей следует применять сталь следующих размеров.
Диаметр круглых заземлителей, м:
неоцинкованных ..      10
оцинкованных . 6
Сечение прямоугольных заземлителей, мм2. 48
Толщина прямоугольных заземлителей, мм х..       4
Толщина полок угловой стали, мм       4
В качестве нулевых защитных проводников должны быть в первую очередь использованы нулевые рабочие проводники.
В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников могут быть использованы:
специально предусмотренные для этой цели проводники; металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.); металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов и т.п.); стальные трубы электропроводок; алюминиевые оболочки кабелей;
металлические стационарные, открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления;
арматура железобетонных строительных конструкций и фундаментов;
металлические кожухи и опорные конструкции шинопроводов, металлические короба и лотки электроустановок.
Перечисленные проводники, конструкции и другие элементы могут служить единственными нулевыми защитными проводниками, если по проводимости они удовлетворяют требованиям разд. 1.7 ПУЭ и если обеспечена непрерывность электрической цепи на всем протяжении их использования. Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников приведены выше,в табл. 28.
В зависимости от объема проекта устройство заземления и зануления может быть показано на отдельном плане или совмещено на одном чертеже с другими устройствами, например с молниезащитой, расположением электрооборудования и т.п. При составлении для заземления самостоятельного чертежа он должен называться "Заземление и зануление". При этом на чертеже должны быть показаны:

1. элементы, подлежащие монтажу по данному разделу проекта на плане, — заземлители и магистральные проводники, включая присоединения нейтралей трансформаторов, перемычки и ответвительные проводники, кроме ответвлений к удаленным или крупным электроприемникам, на спецификации к чертежу — перечислены все элементы, подлежащие монтажу по данному разделу проекта независимо от того, изображены они на плане или нет;
2. элементы, существующие или монтируемые по другим разделам проекта на плане, — искусственные заземлители и элементы, используемые в качестве магистралей заземления и зануления; не изображаются естественные заземлители и элементы, используемые в качестве ответвительных проводников.