Расчет заземляющего устройства пункта питания и контура заземления тяговой подстанции. Контур заземления на подстанции

Для чего предназначается заземляющий контур на КТП

Для того чтобы защитить людей от поражения электрическим током от комплектной трансформаторной подстанции, при возможном повреждении изоляции предусмотренная следующая мера защиты — защитное заземление (защитный контур заземления)

Заземление это — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Защитный контур заземления на комплектной трансформаторной подстанции представляет собой конструкцию состоящую  естественных и искусственных единых заземлителей иными словами говоря, контур представляет собой совокупность заземляющих электродов.

В роли естественных заземлителей могут выступать

• металлические конструкции зданий и сооружений, которые имеют соединение с землей
• металлические оболочки кабелей, стальные или медные и другие

Искусственных заземляющими составляющими на трансформаторной подстанции могут быть:

• стальные трубы
• полосковая сталь толщиной не менее 4 мм
• угловая сталь толщиной более 4 мм
• сталь прутковая диаметром не меньше 10 мм

В качестве заземляющего контура трансформаторной подстанции выступают как правило стальные полосы (полосковая сталь) или прутья выполненные в медной оболочке. И те и другие выполняют роль горизонтальных искусственных заземлителей вкопанных в земляную траншею, которые в последствии соединяются с вертикальными заемлителями или же играют самостоятельную роль.

Вертикальными заземлителями КТП состоят из угловой стали, их как правило забивают в землю на необходимую глубину, так чтобы их верхняя часть находилась на 0,5-0,6 метра ниже уровня земли. Забивка вертикального заземляющего устройства подстанции выполняется при помощи  специальных механизмов. Соединение вертикальных заземлителей между собой выполняется полосовой сталью.

При заземлении в КТП всех металлических частей не находящихся под напряжением осуществляется как правило обрамление всех крепежных элементов и шинного моста, обрамления дверного проема и и люков, отсеков трансформаторной подстанции.

Типы заземления

Заземление КТП можно разделить на два типа: внешний контур заземления и внутренний контур заземления КТП.

Внешний контур заземления состоит из замкнутого круга (горизонтального заземлителя) и нужного количества вертикальных электродов. Располагается внешний заземляющий контур как правило на расстоянии одного метра от стены КТП. Глубина на которой расположен внешний контур составляет в среднем 0,7 метра.

Внутренний контур заземления КТП представляет собой полосу заземления которая прокладывается в каждом отсеке КТП: отсеке высшего напряжения, отсеке низшего напряжения и отсеке силового трансформатора. Внутри каждого отсека происходит обрамление всех металлических частей не находящихся по напряжением. Крепление внутреннего заземления выполняется при помощи держателей на высоте 0,4 метра от пола.

tr-ktp.ru

Расчет заземления трансформаторной подстанции

Электрические трансформаторные подстанции являются промежуточным звеном в системах передачи электроэнергии от электростанций потребителям. Основными функциями трансформаторных подстанций являются повышение или понижение напряжения в сети.

 

В состав любой электроустановки специального назначения входят:

• Силовые трансформаторы;
• Распределительное устройство;
• Защитное устройство;
• Управляющее устройство;
• Вспомогательные сооружения.

Трансформаторные подстанции повышающие , как правило, устанавливаются при электрических станциях для преобразования напряжения, вырабатываемого генераторами, в более высокое. Это нужно для снижения потерь при передачи электроэнергии по высоковольтным линиям. Понижающие трансформаторные подстанции выполняют преобразование первичного напряжения электросети во вторичное и распределения его между потребителями электроэнергии.



Трансформаторные подстанции любого типа производятся в заводских условиях, после чего доставляются в разобранном или собранном виде в нужное место, где производится их установка.

Заземление — обязательная процедура при установке трансформаторной подстанции

Заземление - это важнейшая процедура при установке и эксплуатации какой-либо аппаратуры, работающей под высоким напряжением. Поэтому обязательным этапом монтажа любой трансформаторной подстанции является обустройство заземления.

Искусственное заземление представляет собой организацию контура заземления при помощи заземлителей и заземляющих проводников, посредством которых выполняется подсоединение электроустановки в целом или отдельного оборудования.

Основным фактором, который определяет качество заземления трансформаторной подстанции является величина сопротивления растеканию тока. Чем ниже его значение, тем лучше. Снизить сопротивление растеканию тока можно:

• Наращивая площадь заземлителей, увеличивая их количество;
• Уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта, нагревая его или повышая концентрацию солей.

Согласно пункта 1.7.101 ПУЭ общее сопротивление заземляющего устройства, к которому подсоединяются нейтрали трансформатора должно быть не больше 4Ом при линейном напряжении 380В или 220В источников трехфазного и однофазного тока соответственно. В этих требованиях удельное сопротивления грунта принимается менее 100 Ом*м. При более высоком значении допускается увеличение общего сопротивления заземляющего устройства, но не более, чем в 10 раз.

Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя следующая:

Как правило, замкнутый контур заземления, обустраиваемый для трансформаторной подстанции, представляет определенное количество вертикальных электродов, соединенных горизонтальным заземлителем между собой. В качестве горизонтального заземлителя, чаще всего, используют полосовую сталь 4×40мм.

Чтобы получить нужное значение общего сопротивления контура заземления трансформаторной подстанции (4Ом) при удельном сопротивлением грунта 100Ом*м нужно забить в грунт приблизительно 8 вертикальных заземлителей длиной 5 м и диаметром 16мм.

Обустраивать наружный контур заземления следует на расстоянии как минимум 1 м от фундаментной плиты, на которой устанавливается трансформаторная подстанция, либо от стены сооружения, в котором находится электроустановка.

Полосный стальной горизонтальный заземлитель укладывается на ребро в траншее глубиной приблизительно 0,7 м.

1 — вертикальные заземлители;

2 — горизонтальный заземлитель;

3- заземляющий проводник.

Точность теоретических расчетов всегда невысока, так как зависит в существенной степени от удельного сопротивления грунта. В предлагаемых формулах очень сложно учесть неоднородность грунта, а для того, чтобы проводить расчёты в трёхмерной структуре, используя огромные вычислительные мощности требуется высокая квалификация специалистов. Кроме того, понадобится произвести большой объем геологических исследований грунта, что затратно.

В связи с этим расчёт обычно проводится по принципу достижения значения сопротивления заземления “не более, чем”. Поэтому в качестве исходных данных используются либо наибольшие величины удельного сопротивления грунта, либо их усредненные значения. Такой подход гарантирует необходимый “запас прочности” и позволяет на практике достичь заведомо более низких значений сопротивления заземления.

Добавить комментарий

bgdstud.ru

Особенности заземления при строительстве комплектных трансформаторных подстанций |

Проектирование и строительство трансформаторных подстанций базируется в первую очередь на принципе их безопасной эксплуатации. Важное условие безопасности —монтаж надежного заземления, которое обеспечивает удаление избыточного электрического заряда в грунт и снижение общего потенциала КТП.

Особенности работы трансформаторной подстанции делают ее эксплуатацию без заземления невозможной. Кроме защитных функций, заземление трансформаторных подстанций переменного тока несет и функциональную нагрузку. Нулевые шины трансформатора и его металлический корпус соединены с контуром заземления, обеспечивая работу сетей с глухозаземленной нейтралью (к таким принадлежит большинство линий электропередач).

Особенности заземления трансформаторных подстанций

Требованиями ГОСТ 12.1.030-81, ПУЭ-87 и специальными инструкциями предусмотрено два контура заземления трансформаторных подстанций — внутренний и внешний. Первый монтируется внутри всех помещений подстанции по периметру, вокруг проемов дверей и окон, люков подвальных помещений. Все металлические части конструкции ТП не находящиеся под напряжением, заземляются в обязательном порядке. Внешний контур устанавливается по периметру здания подстанции на расстоянии до 1 м от фундамента.

Внутренний контур заземления КТП

Обвязка периметра выполняется из стальной полосы, которая крепится к стенам дюбелями или специальными креплениями К-188 на высоте 0,4 м и образует связанный контур с прочно соединенными частями. Соединения должны обеспечивать постоянный и надежный электрический контакт. Они выполняются болтами или способом сваривания.

Комплектные трансформаторные подстанции КТП поставляются с внутренним контуром заземления в сборе, или с набором подогнанных элементов, для их монтажа на месте установки. Соединение внутреннего контура с внешним производится при помощи приваренной стальной полосы 4Х40 мм в двух точках. Мест соединения и прохождения шин должны быть постоянно видимыми, для возможности контроля их состояния. Окрашиваются элементы контура заземления в желто-зеленый цвет.

Внешний контур заземления

Сопротивление внешнего контура заземления подстанций 6(10) и 0,4 кВт должно составлять не более 4 Ом. Это достигается комбинацией горизонтальных и вертикальных элементов конструкции заземляющего контура, установленных по периметру здания КТП и объединенных в одно целое токоведущими соединениями. Горизонтальный контур выполняется из стальной полосы 4Х40 мм, соединенной сварным швом. Ориентация полосы — «на ребро». По углам и в расчетных точках сторон контура приварены электроды(вертикальные части конструкции) — кругляк диаметром 16 мм или уголок 50Х50Х5 мм. Электроды погружаются в землю на глубину 3 – 5 м, в зависимости от уровня электрического сопротивления грунта.

Горизонтальный контур укладывается в траншею на глубину 0,5 – 0,7 м и засыпается грунтом. Правильно рассчитанная и смонтированная система заземления обеспечивает безопасность работы персонала и оборудования при любых ситуациях штатного и нештатного режимов.

savebest.ru

Расчет заземляющего устройства пункта питания и контура заземления тяговой подстанции

Заземляющие устройства в электроустановках подразделяются на рабочие и защитные.

Рабочее заземление предназначено для защиты оборудования подстанции в нормальных и аварийных условиях и выполняется в виде непосредственного соединения элементов устройств с землей, либо осуществляется через пробивные предохранители и разрядники. Кроме того, к рабочему заземлению можно отнести также заземление технологического характера, например, соединение отрицательных шин тяговых подстанций с трамвайными рельсами.

Защитное заземление предназначено для защиты обслуживающего персонала от появления опасного напряжения на частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением.

Опасность поражения персонала тяговых подстанций электрическим током может быть обусловлена непосредственным прикосновением к токоведущим частям или прикосновением к металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения электрической изоляции. В первом случае защита персонала осуществляется ограждением токоведущих частей или поднятием их на недоступную для прикосновения высоту, во втором - заземлением всех металлических конструкций, к которым возможно прикосновение.

Согласно требованиям ПУЭ заземлению подлежат все металлические корпуса электрооборудования, металлические конструкции, на которых устанавливается оборудование, металлические сплошные и сетчатые ограждения, трубы электропроводок, металлические оболочки кабелей и т. п.

Расчет заземляющего устройства пункта питания, представленного на рисунке 26, выполнен по методике, предложенной в «Справочнике по проектированию электрических сетей и электрооборудования» 1991 г., Москва, «Энергоатомиздат», п. 7.4.

По результатам геологических изысканий грунты на данном участке представляют собой: песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет от 400 до 1000 Ом, что не способствует получению нужного сопротивления для электроустановок до 1000 В.

В соответствии с ПУЭ (седьмое издание переработанное и дополненное с изменениями) от 01.01.2003г., п. 1.7.106, в качестве расчетного принято удельное сопротивление грунта суглинки ρ = 150 Ом×м.

Для устройства контура заземления пункта питания принят заземлитель вертикальный – 14 электродов из угловой стали 63×63×5 длиной 3,0 м; заземлитель горизонтальный – сталь полосовая 50×5 мм длиной 25 м и сталь круглая d = 10 мм для соединения. Глубина заложения контура заземления от поверхности земли составляет 0,9 м.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали, Ом:

(26)

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом×м; lв – длина вертикального электрода, м; b­в – ширина стороны угловой стали вертикального электрода, м; tв – расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м.

Суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом:

(27)

где ɳ - коэффициент использования электродов.

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, Ом:

(28)

где lг – длина горизонтального электрода, м; b­г – ширина стороны полосовой стали горизонтального электрода, м; tг – глубина заложения горизонтального электрода, м.

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом:

(29)

Полное сопротивление растеканию заземлителя, Ом:

(30)

где - суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом; - суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали по формуле (26):

Суммарное сопротивление вертикальных электродов по формуле (27):

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, по формуле (28):

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов по формуле (29):

Полное сопротивление растеканию заземлителя по формуле (30):

Величина сопротивления единичного заземляющего устройства не превышает 4 Ом (СНиП 2.05.09-90, п. 4.8).

 

Рисунок 26 – Заземление питающего шкафа троллейбуса

Расчет контура заземления тяговой подстанции. Конструктивно принимаем контур заземления, состоящий из 20 уголков 63×63×6 длиной l = 3 м, соединенных стальной полосой 6×40 длиной l = 70 м. Уголки устанавливаем на расстоянии 3,0 м друг от друга по контуру.

По результатам геологических изысканий грунты на участке строительства тяговой подстанции - песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет 400-700 Ом×м.

Согласно ПУЭ п. 1.7.106 пункт 3 для таких случаев рекомендуется следующее мероприятие: укладка в траншее влажного глинистого грунта с удельным сопротивлением 100 Ом×м, при котором сопротивление заземляющего устройства менее 4 Ом.

В соответствии с ПУЭ 1.7.96; 1.7.97 и 1.7.101 предусматривается общий контур заземления, величина сопротивления которого, замеренная в любое время года не должна превышать 4 Ома.

Проверочный расчет заземления выполнен в соответствии с методикой расчета, приведенной в «Справочнике по технике безопасности» под редакцией П.А. Долина (1985 г.)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

(31)

где – удельное сопротивление грунта, Ом×м; l – длина уголка, м; b – ширина стороны угловой стали электрода, м; t – расстояние от поверхности земли до середины угловой стали электрода, м.

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя:

(32)

 

Сопротивление группы вертикальных электродов:

(33)

где n – количество электродов; – коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи.

 

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов:

(34)

где - коэффициент использования горизонтального полосового электрода соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя.

Сопротивление группового заземлителя:

(35)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле (31):

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя по формуле (32):

Сопротивление группы вертикальных электродов по формуле (33):

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов по формуле (34):

Сопротивление группового заземлителя по формуле (35):

На основании расчета, контур заземления принимается из 20 уголков 63×63×6 длиной l = 3 м на расстоянии 3 м друг от друга, соединенных между собой полосой 6×40 общей длиной l = 70 м.

Соблюдение всех рассмотренных мер и условий защиты при работе в электроустановках позволит обеспечить безопасность рабочих при обслуживании электроустановок, уменьшить количество несчастных случаев и создать более комфортные условия труда для персонала тяговой подстанции.

Произведенный расчёт контура заземления тяговой подстанции и молниезащиты позволит обеспечить безопасность деятельности персонала, находящегося на территории тяговой подстанции.

Применение технических мероприятий по результатам расчета заземления питающего шкафа троллейбуса обеспечит безопасность обслуживающего персонала и пешеходов.

 

 

Заключение

Для обеспечения тягового электроснабжения новых маршрутов трамвая и троллейбуса в Красносельском районе Санкт-Петербурга необходимо сооружение тяговой подстанции №90.

В дипломном проекте выполнены расчеты тяговых нагрузок, построена картограмма нагрузок и определено месторасположение проектируемой подстанции. Разработана принципиальная однолинейная схема подстанции.

Учитывая расположение проектируемой подстанции в районе городской застройки, с целью обеспечения пожарной безопасности на подстанции приняты к установке сухие трансформаторы типа ТРСЗП-1250/10-УХЛ3 производства ОАО «Электрофизика». Так же на подстанции предусмотрена установка трех двенадцати пульсовых выпрямителей типа В-МПЕ-Д-2к-600-УХЛ4 на номинальный ток 2000 А, номинальное выпрямленное напряжение 600 В производства ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО».

Распределительное устройстве 10 кВ состоит из 11 ячеек:

- ячейки питающих фидеров – 8 шт;

- ячейки выпрямительных агрегатов – 3 шт;

- ячейки трансформатора собственных нужд (ТСН) – 2 шт;

- ячейки трансформаторов напряжения – 2 шт;

- ячейка секционного выключателя – 1 шт;

- ячейка секционного разъединителя – 1 шт.

В ячейках РУ -10 кВ устанавливаются вакуумные высоковольтные выключатели типа BB/TEL-10-20/1000.

В распределительном устройстве 600 В предусмотрена установка 12 ячеек:

- ячейка запасного автоматического выключателя – 1 шт;

- ячейки линейных автоматических выключателей – 8 шт;

- ячейки катодных выключателей – 3 шт.

Так же предусмотрена установка 8 ячеек смены полярности.

В проекте выполнен анализ вынужденных режимов, при которых выходит из строя одна из питающих кабельных линий. В результате расчетов установлено, что даже в случае таких режимов будет обеспечено бесперебойное движение трамваев и троллейбусов.

В экономической части проекта приведено сравнение двух схем питания и секционирования контактной сети трамвая и троллейбуса. В результате выбран второй вариант схемы, так как он является более экономичным и более надежным с точки зрения бесперебойного движения подвижного состава на рассматриваемом участке.

В разделе охрана труда рассмотрены организационные и технические мероприятия при эксплуатации тяговой подстанции предназначенной для питания городского пассажирского транспорта. В частности, учтены опасные и вредные производственные факторы, действующие на персонал подстанции и меры по их устранению. Произведен расчет общего контура заземления тяговой подстанции, сопротивление которого в любую погоду не превышает 4 Ом. Проектом предусмотрена молниезащита, выполненная в виде сетки на крыше здания тяговой подстанции. Выполнен расчет заземления питающего шкафа троллейбуса.

Технические решения, принятые в дипломном проекте, соответствуют требованиям «Правил устройства электроустановок», «Правил эксплуатации электроустановок потребителей», «Правил техники безопасности при эксплуатации потребителей», экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, правил, государственных и отраслевых стандартов, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

 

Библиографический список

1 Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26.03.2003г. №35-ФЗ. (Ред.21.07.2014).

2 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ) 2014 г.

3 Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание, 2002 год.

4 Тарнижевский М.В. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса / М.В. Тарнижевский, Д.К. Томлянович. – М.: Транспорт, 1986. – 376 с.

5 Шевченко В.В. Электроснабжение наземного городского электрического транспорта: учеб.пособие для студентов вузов / В.В. Шевченко, Н.В. Арзамасцев, С.С. Бодрухина – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.

6 Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Справочник / Под ред. И.С. Ефремова. – М.: Транспорт, 1984. – 311 с.

7 Афанасьев А.С. Контактные сети трамвая и троллейбуса: Учебник для СПТУ – М.: Транспорт, 1988. – 264 с.

8 Байрыева Л.С. Электрическая тяга: Городской наземный транспорт: Учебник для техникумов / Л.С. Байрыева, В.В. Шевченко. – М.: Транспорт, 1986. – 206 с.

9 Ефремов И.С. Технические средства городского электрического транспорта: учеб. пособ / И.С. Ефремов, В.М. Кобозев, Шевченко В.В. – М.: Высшая школа, 1985. – 448 с.

10 Загайнов Н.А. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Учебник для техникумов / Н.А. Загайнов, Б.С. Финкельштейн, Л.Л. Кривов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Транспорт, 1988. – 327 с.

11 Пономарев А.А. Подвижной состав и сооружения городского электротранспорта: Учебник для техникумов городского электротранспорта / А.А. Пономарев, Б.К. Иеропольский. – М.: Транспорт, 1981 – 274 с.

12 Почаевец В.С. Электрические подстанции: учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. – М.: Желдориздат, 2001. – 512 с.

13 Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – 528 с.

14 Карабанов А.А. Новое поколение комплектных тяговых подстанций для городского транспорта / А.А. Карабанов //Транспорт Российской Федерации – 2013. - № 4 (47). – С.60-61.

15 Ефанов А.Н. Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте: учебное пособие/ А.Н. Ефанов, Т.П. Ковалёнок, А.А. Зайцев – СПб.: ПГУПС, 2001. – 149 с.

16 Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с., ил.13.

17 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утверждены Минтруда России и Минэнерго России – 2014 г.

18 РД 34.21.122-87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" Минэнерго РФ.

19 СО-153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" - 2003 г.

20 «Правила по охране труда при работе на линейных сооружениях кабельных линий передачи», Минсвязи РФ - 2003 г

 

lektsia.com

Как заземляют опоры воздушных линий, ведущих к потребителю

Представить себе современную цивилизацию без электричества невозможно. Огромная часть углеводородов используется для генерации именно электроэнергии.

Однако электричество невозможно перевозить, как нефть или уголь. Для его транспортировки используют линии электропередачи (ЛЭП), обеспечивающие трафик электроэнергии большой мощности на необходимые расстояния. Приведение же параметров переданной по ним энергии к стандартам, свойственным ее потребителям, подразумевает использование трансформаторных подстанций, которые обеспечивают необходимое напряжение в сети. Таким образом, осуществляется питание всех электроустановок, начиная от лампочки в комнате и заканчивая промышленным оборудованием.

Для предотвращения травматизма обслуживающего персонала и тем более летальных исходов, учитывая высокий вольтаж, применяются заземляющие устройства воздушных линий и подстанций. Данная публикация ставит перед собой задачу разобраться в причинах их необходимости, а также конструкциях этих приспособлений.

Для чего нужно заземлять ЛЭП и подстанции

По большому счету, воздушная линия (ВЛ) представляет собой ряд столбов (опор), подвергающемуся воздействию природных факторов, таких как перепады температур, атмосферные осадки, прямое воздействие солнечного ультрафиолета и прочих. Ввиду их влияния, могут изменяться свойства диэлектриков и происходить прямое касание токонесущих частей кабеля с опорой. Кроме прочего, нередки кратковременные скачки напряжения в линии со значительным превышением номинального (допустимого) значения, что может приводить к замыканию между кабелем и конструкционными элементами опоры.

При прикосновении к такому столбу человек может получить травму и даже умереть. Поэтому установка заземления на воздушной линии отнюдь не относится к разряду рекомендаций или прихотей органов контроля. Это продиктовано правилами устройства электроустановок (ПУЭ) как основным нормативным документом, регламентирующим требования к энергосистемам, в том числе ВЛ. Согласно этому документу, заземляющие устройства опор воздушных линий обязательны.

Особняком стоит вопрос молниезащиты конструкций. Опоры могут быть выполнены из дерева, железобетона или стали. Для стоящих в чистом поле опор, порой, имеющих весьма значительную высоту, попадание молнии отнюдь не редкое явление. Если для стали или железобетона, имеющих хорошую электропроводность и неспособных к горению, это не принесет серьезных повреждений, то для деревянной конструкции чревато разрушением или воспламенением. Учитывая колоссальное напряжение разряда молнии, возможно разрушение диэлектриков, ограждающих конструкционные элементы от токонесущих частей ВЛ, что, в свою очередь, приводит к аварии.

Все это в равной степени относится и к подстанциям. До сих пор некоторые из них представляют собой большой трансформатор посреди поля, питающий ферму, например. Трансформаторные установки подвержены всем негативным воздействиям, что и ВЛ. Даже если это не так, они должны соответствовать требованиям ПУЭ.

Оборудованная же устройством заземления мачта или подстанция ведет себя иначе. Весь заряд, попавший на опору, стечет на землю, учитывая низкое ее сопротивление и огромную емкость. Это значит, что конструкция не будет находиться под напряжением и будет безопасна для жизни и здоровья людей.

Основные требования

Согласно требованиям ПУЭ, практически каждая опора должна иметь заземляющее устройство. Оно необходимо для предотвращения перенапряжения атмосферного характера (молния), защиты электрооборудования, размещенного на мачте, а также реализации повторного заземления. Его сопротивление при этом не должно превышать 30 Ом. Причем громоотводы и подобные устройства, должны соединяться с заземлителем отдельным проводником. Кроме прочего, обязательному заземлению подлежат растяжки, устанавливаемые для устойчивости опоры, если они присутствуют в ее конструкции. Все межсоединения, провода снижения и заземлителя, например, предпочтительно выполнять сваркой, а, за неимением возможности, скручиваться болтами. Все части заземляющего устройства должны быть выполнены из стали диаметром не менее 6 мм. Сам проводник и места стыковок должны иметь антикоррозийное покрытие. Обычно это стальная оцинкованная проволока соответствующего диаметра.

Железобетонные столбы

Устройство заземления ВЛ зависит от материала опор. В случае железобетонной конструкции все выступающие сверху и снизу элементы арматуры должны быть присоединены к PEN-проводнику (нулевая шина), который впоследствии играет роль заземления. К нему же следует присоединить крюки, кронштейны и другие металлоконструкции, находящиеся на опоре. Все это в равной степени относится и к металлическим мачтам ВЛ.

Деревянные столбы

С деревянными опорами ВЛ дело обстоит несколько иначе. Ввиду диэлектрических свойств древесины, каждая из мачт не нуждается в отдельном устройстве заземления. Оно устанавливается лишь при наличии на мачте молниеотвода или повторного заземления. Кроме того, металлическая оболочка кабеля соединяется с PEN-шиной линии в местах перехода ВЛ в кабельную линию.

Малоэтажная застройка

Все виды опор должны быть оборудованы устройствами заземления, если речь идет о населенных пунктах с малоэтажной застройкой (1 или 2 этажа).

Расстояние между такими мачтами зависит от среднегодового значения часов, в которые случается гроза. Если эта величина не превышает 40, то промежутки между опорами с громоотводами должны составлять менее 200 м. В противном случае это расстояние сокращается до 100 м. Кроме того, обязательному заземлению подлежат опоры, представляющие ветвление от ВЛ к объектам с потенциально массовым скоплением людей, клубы или дома культуры, например.

Установка заземлителей

Заземление ВЛ осуществляется вертикальными или горизонтальными заземлителями. В первом случае это стальные штыри, закопанные или забитые в землю, а во втором представляют собой полосы металла, расположенные параллельно земле под ее поверхностью. Последний вариант применяют для грунта с высоким удельным сопротивлением. После закапывания контура землю трамбуют для обеспечения лучшего ее контакта с металлом. Затем производится измерение сопротивления у заземления опор ВЛ. Оно является произведением значения, полученного прямым измерением, на коэффициент, зависящий от типа и размера заземлителя, а также климатической зоны (есть специальные таблицы).

Особенности подстанций

Все ранее описанное относится и к подстанциям, несмотря на то, что они находятся под крышей. Исключение составляет лишь то, что там довольно часто или постоянно находятся люди, а, следовательно, к их заземлению предъявляются особые требования.

В общем случае заземление подстанции состоит из следующих элементов:

• внутренний контур;
• внешний контур;
• устройство молниезащиты объекта.

Внутренний контур заземления подстанции обеспечивает простое и надежное соединение с землей всех устройств, находящихся внутри подстанции. Для этого по периметру всех помещений объекта на высоте 40 см от пола дюбелями закрепляют стальную полосу. Контуры всех помещений, а также и их составные части соединяются сваркой или резьбовыми соединениями, если таковые предусмотрены. Все металлические части, непредназначенные для прохождения тока (корпуса приборов, ограждения, люки и подобное тому), соединяются с этой шиной. Подобные полосы оснащаются резьбовыми соединениями с шайбами увеличенной ширины и гайками типа «барашек». Это позволяет получить надежное переносное заземление. Нулевая шина силового трансформатора, учитывая схему с глухозаземленной нейтралью, соединяется с полученным контуром.

Внешний контур

Внешний контур заземления также является замкнутым. Он представляет собой горизонтальный заземлитель из стальной полосы, связывающий определенное количество вертикальных штырей. Глубина залегания этой конструкции должна быть не менее 70 см от поверхности, причем полоска ставится ребром.

Требуется расположение устройства по периметру здания не превышая расстояния 1 м от его стен или фундаментной плиты. Общее сопротивление контура не может превышать 40 Ом, если удельное сопротивление почвы менее 1 кОм*м в соответствии с ПУЭ.

Если подстанция имеет металлическую крышу, то ее заземляют, соединив с внешним контуром стальной проволокой диаметром 8 мм. Соединение производится с двух сторон объекта, диаметрально противоположных между собой. Требования ПУЭ предписывают защитить эту шину снижения на внешней стене здания от коррозии и механических повреждений.

Расчет заземляющего устройства подстанции выполняется для определения сопротивления распространения тока системы в землю.

Эта величина зависит от характеристик грунта, габаритов и конструкции заземляющего устройства и других факторов. Методика достаточно объемна и требует особого рассмотрения. Но стоит отметить, что чаще всего идут от противного. Имея требуемое сопротивление и определенный сортамент стали, например, определяют габариты заземлителя, количество горизонтальных электродов и глубину залегания в известном типе грунта.

Заземляющие устройства подстанций или ВЛ, равно как и заземление электростанции, играют исключительно важную роль в их эксплуатации. Кроме обеспечения нормальной работы этих объектов, они обеспечивают безопасность здоровья и жизни для людей, их обслуживающих.

evosnab.ru

Требования «Инструкции по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах» № ЦЭ-191

Для обеспечения надежной работы защиты от токов короткого замыкания в системе тягового электроснабжения контур цепи короткого замыкания должен иметь электрическое сопротивление, обеспечивающее отключение участка контактной сети с нарушенной изоляцией соответствующими фидерными выключателями тяговой подстанции, ПС, ППС.

Конструкции или устройства, на которые возможно попадание напряжения контактной сети вследствие нарушения изоляции или соприкосновения с проводами, должны иметь электрическое соединение стяговой рельсовой сетью- заземление на тяговую рельсовую сеть, так как тяговая рельсовая сеть является составной частью заземляющего устройства.

Заземляющее устройство- система проводников и конструкций, обеспечивающих защитное и рабочее заземление; в него входят заземляющие проводники и магистрали, спуски от конструкций, контуры заземления и рельсовая сеть, включая узлы присоединения к ним.

Тяговая рельсовая сеть – электрическая непрерываемая цепь обратных токов тягового электроснабжения, представляющая систему электрически объединенных (последовательно и параллельно) ходовых рельсов электрифицированных путей.

Заземляющий проводник (провод) - проводник, осуществляющий металлическую связь с заземляемой конструкцией и контуром заземления (рельсом).

Заземляющая магистраль (магистраль заземления) ­– проводник, обеспечивающий металлическую связь группы заземляемых конструкций с контуром заземления (рельсом).

Контур заземления (заземлитель) – система расположенных в земле неизолированных горизонтальных и вертикальных проводников (электродов), объединенных между собой и обеспечивающих контакт с землей заземляющих конструкций.

Внутренний контур заземления (применяется для распределительного устройства постоянного тока) – заземляющая магистраль, прокладываемая внутри подстанций, постов и т.п., к которой подключаются заземляющие проводники электрооборудования; обеспечивает связь заземляемого оборудования с контуром заземления.

Внешний контур заземления – имеет то же определение, что и контур заземления; термин применяется как отличительный в установках, имеющих внутренний контур заземления.

Для заземления электрооборудования тяговых подстанций предусматривается заземляющая магистральиконтур заземления (заземлитель).

К заземляющей магистрали присоединяются: электрооборудование закрытых распределительных устройств, комплектные и распределительные устройства внутренней установки.

К контуру заземления присоединяются: оборудование и конструкции открытых распределительных устройств, комплектные распределительные устройства наружной установки и заземляющая магистраль (последняя не менее чем в 2-х местах).

На тяговых подстанциях постоянного тока и совмещенных подстанциях станций стыкования для заземления электрооборудования распредустройства 3,3 кВ выполняется внутренний контур заземления, соединяемый с внешним контуром заземления в двух местах через реле земляной защиты.

Внутренний и внешний контуры заземления не должны иметь постоянного электрического соединения (кроме цепей дренажной защиты от блуждающих токов) с минусовой шиной (шиной отрицательной полярности), отсасывающей линией и рельсами подъездного пути тяговой подстанции; последний изолируется от других путей 3-мя парами изолирующих стыков, включаемых в обе рельсовые нити: одна из них - у ворот территории подстанции, вторая - в месте примыкания подъездного пути к станционным путям, третья - в середине между ними.

Между внешним контуром заземления и отсасывающей линией (до реактора со стороны рельсов) включается короткозамыкатель или дренажно-шунтовой заземлитель (ПДШЗ).

На тяговых подстанциях переменного тока фаза С тяговых трансформаторов соединяется с отсасывающей линией, рельсами подъездного пути (через каждые 5-10 м в пределах территории подстанции) и контуром заземления. Изолирующие стыки в рельсах подъездного пути не устанавливаются, а сборные стыки рельсов на всем протяжении подъездного пути оборудуются стыковыми соединителями; рельсы этого пути должны иметь электрическое соединение с тяговой рельсовой сетью электрифицированных путей.

Сопротивление внешнего контура заземления тяговых подстанций постоянного тока и совмещенных подстанций станций стыкования должно быть не выше 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей. При удельном сопротивлении земли ρ больше, чем 500 Ом∙м, допускается повышение сопротивление контура в раз, но не выше 5 Ом.

Контур заземления тяговой подстанции переменного тока выполняется как выравнивающий, собственное сопротивление не нормируется.

Выравнивающий контур заземления – система расположенных в земле горизонтальных пересекающихся проводников, обеспечивающая выравнивание потенциалов на территории электроустановки.

Заземляющая магистраль внутри зданий выполняется из стальной полосы сечением 40х5 мм, прокладываемой по стене здания для оборудования постоянного тока и в кабельных каналах для оборудования переменного тока, каждое оборудование присоединяется к заземляющей магистрали стальной полосой 25х5 мм. Заземляющие магистрали соединяются не менее чем в

2-х местах с внешним контуром заземлений на открытой части подстанции: для переменного тока – непосредственно, а постоянного – через реле земляной защиты.

Размещение элементов внешнего контура заземления тяговых подстанций производится таким образом, чтобы было достигнуто по возможности равномерное распределение электрического потенциала по площади подстанции с учетом удобства присоединения заземляемого оборудования.

Контур заземления на открытой части стационарной тяговой подстанции располагается по всей площади, занимаемой электрооборудованием. Он выполняется в виде горизонтальной заземляющей сетки из проводников, уложенных в земле на глубине 0,5–0,7 м; продольные заземлители прокладываются вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на расстоянии 0,8–1,0 м от фундамента или основания. Допускается увеличение этого расстояния до 1,5 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования, если расстояние между их фундаментами и основаниями не превышает 3,0 м.

Поперечные заземлители прокладываются в удобных местах между оборудованием с расстоянием, увеличивающимся от периферии к центру, но не более 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 и 20,0 м.

Размеры ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей должны быть не более 6х6 м.

Горизонтальная заземляющая сетка при необходимости (доведение до нормы сопротивления заземлителя или напряжения на ней) может дополняться вертикальными электродами, количество которых и размещение определяются расчетом.

При выполнении заземляющего устройства по нормам напряжения прикосновения размеры ячеек определяются расчетом, но не более 30 м на сторону; глубина прокладки заземляющей сетки может быть уменьшена до 0,3 м.

В зоне рабочего места у электрооборудования выполняется подсыпка щебня слоем 0,1-0,2 м.

Контурный проводник по периметру сетки должен охватывать распределительные устройства, а также производственные здания и сооружения. Расстояние от границ контурного проводника до ограды тяговой подстанции с внутренней стороны должно быть не менее 2 м; у входов и въездов на территорию подстанции между оградой и заземлителем осуществляется выравнивание потенциалов двумя вертикальными заземлителями длиной 3-5 м, размещенными напротив входа (по его ширине) у контурного проводника.

Если контур заземления не размещается на ограждаемой территории, он может быть вынесен за пределы территории подстанции; при этом металлические части и арматура стоек железобетонной ограды подстанции соединяются с контуром заземления.

Вокруг границы выносного заземлителя на расстоянии 1м укладывается один проводник на глубине 1,5 м, соединяемый с заземлителем не менее чем в 4-х местах.

Продольные и поперечные проводники внешнего контура заземления тяговой подстанции выполняются из стальной полосы 40х4 мм, укладываемой в землю (грунт) на ребро; вертикальные электроды изготавливаются из угловой стали 50х50 мм, стальных стержней (диаметром 16-20 мм) или труб (диаметром 50-60 мм) длиной 3 м.

Полосы при пересечении в углах каждой ячейки сетки свариваются между собой и с электродами. Сварка производится внахлестку с соблюдением таких же требований, как и при соединении стальных заземляющих проводников между собой и контактных соединениях их с заземляемыми конструкциями и заземлителями: длина нахлестки должна быть равна двойной ширине при прямоугольном сечении и 6-ти диаметрам при круглом сечении проводников; сварка выполняется по всему периметру нахлестки.

После монтажа сварные швы, расположенные в земле, покрываются битумом.

Заземляющие проводники оборудования выполняются полосой 25х5 мм, прокладываемой в земле на глубине 0,3 м, или другим проводником того же сечения.

Допускается соединять заземляющие проводники с помощью 2-х болтовых зажимов при условии обеспечения в процессе эксплуатации периодического контроля за их состоянием, клеммы должны иметь контргайки, контршайбы и т.п.

Заземляющие проводники присоединяются к рельсам без применения сварки только механическим способом:

– к клемме дроссель-трансформатора под болт,

– к рельсу – при помощи крюкового болта.

Присоединение всех заземляющих проводников к междроссельным перемычкам дроссель-трансформаторов выполняются зажимами К-054 или под болты клеммных выводов дроссель-трансформаторов.

Выравнивающий контур заземления КТП сооружается путем укладки в землю на глубине 0,3 м на расстоянии 1 и 2 м от краев металлических конструкций КТП 2-х прямоугольников, соединенных между собой и с конструкцией КТП.

Похожие статьи:

poznayka.org

Заземляющие устройства на пс и в ру | Электрические подстанции

Заземляющее устройство — это совокупность электрически соединенных заземлителя и заземляющих проводников (ГОСТ 24291-90).

Заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством (ГОСТ 24291-90). Заземление обеспечивает безопасность персонала и защиту от помех электронных приборов.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009—76).

Зануление (защитное зануление) — это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009—76).

Заземлитель — это проводник (электрод) или совокупность электрически соединенных между собой проводников, находящихся в надежном соприкосновении с землей или ее эквивалентом, например, с изолированным от земли водоемом (ГОСТ 24291—90, ГОСТ 30331.1—95, ГОСТ Р 50571.1—93).

Заземляющий проводник — это проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем (ГОСТ 24291—90, ГОСТ 12.1.030—81).

Замыкание на землю — это случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей, или нетоковедущими проводящими конструкциями, или предметами, не изолированными от земли (ГОСТ 12.1.009—76).

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009—76).

На ПС заземляющие устройства применяются в качестве защитных и рабочих заземлений.

Защитное заземление служит для обеспечения защиты персонала при повреждениях изоляции оборудования и замыкания токопроводящих частей на землю. Оно выполняется так, чтобы напряжение прикосновения не превышало нормируемых значений.

Рабочее заземление обеспечивает нормальную работу электроустановок: сохранение в работе на некоторое время поврежденной линии, гашение дуговых замыканий на землю, снижение коммутационных перенапряжений и уровня изоляции силовых трансформаторов и т. д.

Различают электроустановки, работающие с изолированной нейтралью, заземленной через дугогасящие реакторы (компенсированные сети), с заземленной нейтралью через сопротивления (активные и реактивные), в частности, с глухозаземленной нейтралью (эффективно заземленные сети).

Изолированная нейтраль — это нейтраль генератора (трансформатора), не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (ГОСТ 12.1.030— 81).

Заземленная нейтраль — это нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (ГОСТ 12.1.030-81).

Сети с изолированной нейтралью — это, как правило, сети напряжением 6-10 кВ, в которых ток замыкания на землю не превышает соответственно 30 и 20 А, и электрическая емкость которых мала.

При таких токах замыкания на землю в месте замыкания дуга самопогашается.

Если ток замыкания на землю превысит указанные значения, то его компенсируют с помощью дугогасящего реактора, один из выводов которого подключается к нейтрали трансформатора, а другой — к заземляющему устройству. С компенсацией емкостного тока работают сети до 35 кВ.

Сети напряжением 110 кВ и выше относятся к эффективно заземленным.

Нейтрали трансформаторов присоединяют к заземляющим устройствам наглухо или через заземляющие реакторы с малой индуктивностью так, чтобы при однофазных КЗ в сети напряжение на неповрежденных фазах относительно земли не превышало 1,4 Цф Большие значения токов замыкания на землю отключаются срабатыванием релейной защиты.

Заземление называется грозозащитным, когда к заземлителям ПС присоединяются также РВ и молниеотводы, защищающие оборудование от перенапряжений и прямых ударов молнии.

Таким образом, заземляющие устройства ПС бывают трех видов: защитное, рабочее и грозозащитное.

Заземляющие устройства ПС выполняются из заземлителей (вертикальных металлических труб) и соединенных между собой в заземляющую сетку горизонтальных полос, проложенных в земле, а также наземных заземляющих магистралей и проводников, связывающих оборудование с заземлителями. Каждый заземляющий элемент должен присоединяться к заземляющей магистрали отдельным проводником.

Заземляющие проводники, проложенные в РУ, должны быть доступны для внешнего осмотра.

При осмотре проверяется целостность заземляющих проводников, состояние соединений и непрерывность проводки.

В процессе эксплуатации периодически контролируется состояние заземлителей, находящихся в земле; проверяется сопротивление заземляющих устройств. Измерения проводятся в периоды наименьшей проводимости почвы, то есть при сухой или промерзшей почве.

Дополнительно к системе заземления на ПС и в РУ применяют молниезащиту от прямых ударов молнии и от вторичных ее проявлений, таких, например, как перенапряжения.

energy-ua.com

---

• 
  N фаза l
• 
  Какие бывают припои
• 
  Определение сопротивления
• 
  Амперметры переменного тока
• 
  Индукция трансформатора
• 
  Zelio программирование
• 
  Кто должен менять счетчик электроэнергии
• 
  Тельферы и кран балки
• 
  Ту тс
• 
  Предохранители 10 кв для трансформаторов
• 
  Генератор света