Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Заземляющие устройства

Требования к заземляющим устройствам - Заземляющие устройства

Оглавление
Заземляющие устройства
Требования к заземляющим устройствам
Расчет заземляющих устройств
Проверка заземляющих устройств

8-7. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЗЕМЛЯЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ

а) Электроустановки напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю. Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в этих электроустановках не должно превышать 0,5 Ом. Однако одно лишь ограничение сопротивления заземляющего устройства не обеспечивает приемлемых напряжений прикосновения и шага при токах замыкания на землю в несколько килоампер.


дополнительные выравнивающие проводники при контурном заземлителе

Рис.8-11. Выравнивание потенциалов с помощью дополнительных выравнивающих проводников при контурном заземлителе

Например, при токе короткого замыкания 6 кА на заземляющем устройстве будет напряжение 3 кВ. Поэтому дополнительно к ограничению сопротивления заземляющего устройства предусматривается также выполнение следующих мероприятий:
   1) быстродействующее отключение при замыканиях на землю;
   2) выравнивание потенциалов в пределах территории, на которой находится электроустановка, и на ее границах.
Для выравнивания потенциалов на территории электроустановки на глубине 0,5-0,8 м должна закладываться сетка из выравнивающих проводников (рис. 8-11). Продольные проводники закладываются параллельно осям оборудования на расстоянии 0,8 - 1 м от фундаментов или оснований оборудования и соединяются между собой на всей площади поперечными проводниками с шагом не более 6 м. Для улучшения выравнивания на границе контура крайние проводники сетки, с которых происходит большее стекание тока в землю, укладываются на глубине около 1 м.
Выравнивание потенциалов должно быть также осуществлено у входов и въездов на территорию электроустановки путем укладки двух дополнительных полос с постепенным заглублением; на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя на глубине 1 и 1,5 м соответственно.
При размещении электроустановки на достаточной площади расстояние от границ заземлителя до ограды электроустановки должно быть не менее 3 м, и ограда в этом случае не заземляется. В местах, часто посещаемых персоналом, и в местах входов и съездов целесообразно устраивать дорожки с покрытием асфальтом или гравием, имеющим малую проводимость.
В целях исключения выноса потенциала за пределы территории электроустановки с большим током замыкания на землю запрещается питание приемников, находящихся вне территории электроустановки, производить от трансформаторов с заземленной нейтралью при напряжениях 380/220 или 220/127 В, находящихся в пределах территории электроустановки. При необходимости питание таких приемников осуществляется от трансформаторов с изолированной нейтралью.
Для исключения выноса потенциала рельсовые пути, заходящие на территорию электроустановки, к заземляющему контуру электроустановки не присоединяются, а на выходе за пределы электроустановки рельсы заземляются в нескольких точках. Так как рельсы при этом имеют нулевой потенциал, должна быть исключена возможность попадания человека под значительное шаговое напряжение в пределах электроустановки, когда он одной ногой касается грунта, а другой - рельса. Возможность эта исключается при насыпи железнодорожного полотна из крупного щебня, гальки, ракушечника, имеющих малую проводимость.
Если заземлитель не размещается внутри ограждаемой территории, он может быть расширен за пределы электроустановок с обязательным выравниванием потенциалов на границе контура путем постепенного заглубления крайних проводников сетки. При этом металлические части забора и арматура стоек железобетонного забора должны быть присоединены к заземлителю.
При расположении электроустановок с большим током замыкания на землю у цехов промышленных предприятий необходимо выполнять следующие мероприятия:
1) все прилегающие здания должны быть включены в общий контур заземления;
2) должны приниматься меры к выравниванию потенциалов внутри цехов;
3) вокруг зданий на расстоянии 1 м от стен на глубине 1 м должен быть проложен проводник, соединенный с заземляющими проводниками внутри здания, а у входов и въездов в здания должно быть выполнено выравнивание потенциалов путем прокладки дополнительных полос с постепенным заглублением;
4) вокруг зданий следует устраивать асфальтированные отмостки шириной 1-1,5 м.
Так как токи короткого замыкания на землю в рассматриваемых установках имеют большие значения, должна быть обеспечена термическая стойкость заземляющих проводников. Сечения заземляющих проводников должны быть выбраны такими, чтобы при протекании по ним расчетных токов однофазных замыканий на землю температура их за время до срабатывания основной защиты не превысила допустимой (400° С). В соответствии с этим минимальные сечения проводников по допустимому нагреву током однофазного замыкания на землю определяются по формуле:
минимальные сечения проводников по допустимому нагреву током однофазного замыкания на землю(8-11)

где I зм - установившийся ток к. з., А; t п - приведенное время прохождения тока на землю, с; с - постоянная: для стали 74, для толстых медных проводников 195, для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами 182, для голых алюминиевых проводников и кабелей с алюминиевыми жилами напряжением до 10 кВ 112.
В качестве установившегося тока к. з. при расчетах принимается наибольший ток, проходящий через проводник при замыкании на рассматриваемом устройстве или при однофазных замыканиях на землю вне его, для возможной в эксплуатации схемы сети с учетом распределения тока к. з. на землю между заземленными нейтралями сети.
б) Электроустановки напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю. В соответствии с требованиями ПУЭ в электроустановках без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства при протекании через него расчетного тока в любое время года должно удовлетворять условию, Ом
(8-12)

где I расч - расчетный ток через заземляющее устройство, А; U расч - расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле, В.
Расчетным током является полный тон замыкания на землю при полностью включенных присоединениях электрически связанной сети.
Расчетный ток замыкания на землю может быть найден из выражения, А
ток замыкания на землю

где U - междуфазное напряжение сети, кВ; l к, l в - общая длина электрически связанных между собой кабельных и воздушных линий, км.
Если заземляющее устройство используется только для электроустановок напряжением выше 1000 В, I расч принимается равным 250 В; если заземляющее устройство одновременно используется и для электроустановок напряжением до 1000 В, I расч = 125 В.
Сопротивление заземляющего устройства для сетей напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю должно быть не более 10 Ом.
В сетях с компенсацией емкостных токов сопротивление заземляющего устройства рассчитывается по формуле (8-12). При этом в качестве расчетного тока следует принимать:
1) для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, ток, равный 125% номинального тока этих аппаратов;
2) для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, наибольший остаточный ток замыкания на землю, который может иметь место в сети при отключении наиболее мощного из компенсирующий аппаратов, но не менее 30 А.
С целью облегчения устройства заземлений ПУЭ допускают во всех электроустановках с малыми токами замыкания на землю рассчитывать заземляющие устройства по формуле (8-12), принимая в качестве расчетного ток срабатывания релейной защиты или ток плавления предохранителей, если эта защита обеспечивает отключение замыканий на землю. При этом наименьший в условиях эксплуатации ток замыкания на землю должен быть не менее полуторакратного тока срабатывания релейной защиты или трехкратного номинального тока предохранителей.

в) Электроустановки напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали. Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в установках напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали должно быть не более 4 Ом. Исключение составляют электроустановки, в которых суммарная мощность установленных генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВА. В этих случаях заземляющие устройства могут иметь сопротивления не более 10 Ом.
Части электроустановок, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую с помощью заземляющих проводников или нулевого провода. При воздушных линиях металлическая связь с нейтралью источника питания осуществляется при помощи специального нулевого провода, прокладываемого на опорах так же, как и фазные провода. При этом через каждые 250 м, а также на концах линий и ответвлений длиной более 200 м должны устраиваться повторные заземления нулевого провода. Сопротивление заземляющих устройств каждого из повторных заземлений должно быть не более 10 Ом. В сетях с суммарной мощностью питающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, для которых допущено cопротивление основного заземляющего устройства 10 Ом, сопротивление заземляющих устройств каждого из повторных заземлений должно быть не более 30 Ом при числе их не менее трех.
С целью обеспечения автоматического отключения участка с однофазным замыканием заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой провод возникал ток короткого замыкания, превышающий:
1)  в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя;
2)  в 3 раза номинальный ток замедленного расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы в петле фаза - нуль был обеспечен ток короткого замыкания, равный току уставки электромагнитного расцепителя, умноженному на коэффициент, учитывающий разброс, и на коэффициент запаса, равный 1,1. При отсутствии заводских данных по разбросу кратность тока короткого замыкания относительно тока уставки электромагнитного расцепителя следует принимать равной: для автоматов с номинальным током до 100 А 1,4; для прочих автоматов 1,25.
Полная проводимость заземляющих проводников во всех случаях должна составлять не менее 50% проводимости фазного проводника.
Условия в отношении тока замыкания на землю должны проверяться испытаниями или измерениями до ввода электроустановки в эксплуатацию, а также периодически в процессе ее эксплуатации. В целях удовлетворения указанных требований в отношении тока замыкания заземляющие проводники рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными.
Не допускается использование свинцовых оболочек кабелей в качестве заземляющих проводников.
В условиях проектирования для проверки обеспечения отключения замыканий между фазным и нулевым проводами ток однофазного замыкания определяется по приближенной формуле:
(8-13)

где Uф - фазное напряжение сети; Zт.о - полное сопротивление нулевой последовательности трансформатора; Z - полное сопротивление петли фаза - нуль.
При совместной подвеске нулевого и фазных проводов линии удельное реактивное сопротивление проводов петли из цветных металлов принимается равным 0,6 Ом/км; при стальных проводах внешнее удельное реактивное сопротивление проводов петли принимается также равным 0,6 Ом/км, а внутренние реактивное и активное сопротивления определяются для тока, фактически проходящего по проводам в условиях однофазного замыкания. В качестве первого приближения их можно определять для тока замыкания, превышающего ток срабатывания защиты в указанное число раз.
Отмеченная приближенность формулы (8-13) заключается в замене геометрического сложения полных сопротивлений трансформатора и цепи фаза - нуль арифметическим, так как векторы этих сопротивлений почти параллельны и погрешность от такой замены не превышает 5% в сторону увеличения расчетного сопротивления.
В установках постоянного тока заземление выполняется так же, как и в установках переменного тока.
Особенностью прохождения постоянного тока в земле является электролитическая коррозия подземных сооружений (водопровод и другие трубопроводы, оболочки кабелей, конструкции зданий).
Опасность коррозии существует в установках с длительным протеканием рабочего тока через заземлитель (рабочее заземление одного полюса) или при наличии токов утечки (электролизные установки, рельсовый электрический транспорт). Поэтому при устройстве заземлений в установках постоянного тока не следует использовать в качестве заземляющих устройств подземные сооружения, коррозия которых приводит к большим убыткам. Заземлители установок постоянного тока не должны объединяться с заземлителями других систем. Элементы заземлителей должны быть достаточной толщины для предотвращения быстрого разрушения. Если электроустановки постоянного тока связаны с электроустановками переменного тока (преобразователи), то могут быть применены общие заземляющие устройства.
В сетях постоянного тока повторные заземления нулевого провода должны осуществляться при помощи отдельных искусственных заземлителей, которые не должны иметь металлических соединений с подземными трубопроводами, оболочками кабелей и т. п.

г) Электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ не должно превышать 4 Ом, а в электроустановках с суммарной мощностью параллельно работающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и ниже не должно быть выше 10 Ом.
В месте установки трансформаторов при совместном использовании заземляющего устройства для сетей напряжением до 1000 В и выше сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять формуле
(8-12) при расчетном напряжении на заземляющем устройстве Uрасч - 125 В. Это требование предусматривает снижение опасных последствии при повреждении трансформатора с замыканием между обмотками высшего и низшего напряжений. При этом, если при повреждении не произойдет отключения от действия защиты высшей стороны, через пробивной предохранитель и заземляющее устройство будет протекать ток замыкания на землю сети высшего напряжения.
При однофазных замыканиях в сетях до 1000 В в месте замыкания протекает ток, обусловленный проводимостями (активной и емкостной) фаз на землю.
Напряжение на заземлителе относительно точки нулевого потенциала равно:

Uзм = Iзм Rзм

где где I зм - ток замыкания, А; R зм - сопротивление заземляющего устройства, не превышающее 4 Ом (или 10).
Наибольшее значение напряжения прикосновения при этом составляет несколько десятков вольт. Поэтому в коротких сетях с малой проводимостью на землю неоспоримы преимущества сетей с изолированной нейтралью с точки зрения элекробезопасности.



 
« Группы соединения трансформаторов   Защита электростанций и подстанций 3-500 кВ от прямых ударов молнии »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.