Заземляющие устройства распределительных подстанций - назначение, конструктивные особенности, особенности эксплуатации

Обновлено: 02.05.2024

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.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

1. ВЗРЫВНЫЕ УСТРОЙСТВА

1. ВЗРЫВНЫЕ УСТРОЙСТВА Взрывчатые вещества, ставшие объектом предельно внимательного обращения и всех необходимых мер предосторожности, являются одним из важнейших орудий любого освободительного движения. Девяносто процентов всех диверсионных операций связано с

Измельчительные устройства

Измельчительные устройства Измельчительные устройства - устройства, предназначенные для тонкого дробления твердого металла. Используются в горно-обогатительной, химической, металлургической, строительной промышленности. Принцип действия измельчения основан на

2.2. Буксирные устройства

2.2. Буксирные устройства Буксирное устройство надводного корабля предназначено для его буксировки и буксировки им в море однотипных кораблей, а также кораблей меньшего водоизмещения. Буксирное устройство подводной лодки предназначено для ее буксировки в гаванях и на

3. Помехоподавляющие устройства

3. Помехоподавляющие устройства Любая СМА при работе производит электрические помехи, возникающие при переключении различных контактов, при работе коллекторных моторов, при включении и выключении клапанов подачи воды. Для того чтобы снизить уровень электрических

13. Уплотняющие устройства

13. Уплотняющие устройства Для того чтобы в узлы вращения СМА не попадали вода или моющий раствор, применяются разнообразные уплотняющие фасонные резиновые манжеты — сальники либо специальные вкладыши из графитированного пластика в сочетании с резиновыми манжетами.

5.5. Компенсирующие устройства

5.5. Компенсирующие устройства Компенсирующими устройствами называются установки, предназначенные для компенсации емкостной или индуктивной составляющей переменного тока. Обозначения типов КУ и реакторов приведены ниже. В качестве средств компенсации реактивной

7.4.1. Распределительные устройства

7.4.1. Распределительные устройства Показатели стоимости ОРУ 35-1150 кВ учитывают установленное оборудование (выключатель, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения, разрядники); панели управления, защиты и автоматики, установленные в ОПУ, относящиеся к ОРУ или ячейке;

Периферийные устройства

Периферийные устройства Компьютер очень быстро завоевал признание и применяется почти повсеместно. Для выполнения различных задач создано множество периферийных устройств, к которым, в первую очередь, относятся принтер, сканер, модем (факс-модем), внешние носители

СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВА

Сооружения и устройства метрополитена должны содержаться в исправном состоянии и обеспечивать пропуск поездов с наибольшими установленными скоростями.Предупреждение появления каких-либо неисправностей и

9. Противоугонные устройства

9. Противоугонные устройства Оставляя скутер в людном месте без присмотра, его владелец всегда рискует. Так уж повелось, что нечистых на руку людей привлекают эти маленькие и яркие машинки.Частое отсутствие каких-либо документов на скутер у владельца может породить

Электрическое оборудование распределительных подстанций в нормальном режиме работы находится в исправном техническом состоянии и не представляет опасности для человека. Металлические части корпуса изолированы от токоведущих частей оборудования. Но в случае возникновения аварийной ситуации в электрической сети, которая сопровождается повреждением изоляции оборудования или замыканием одной из фаз сети на землю, человек при контакте с оборудованием или нахождением в непосредственной близости с ним будет подвержен удару электрическим током.

Ток величиной 90-100 мА и выше, воздействующий на организм человека в течение доли секунды, является смертельным. Тяжесть удара электрическим током зависит также от путей прохождения тока и от физиологических особенностей организма человека, поэтому часто смертельным может быть ток и меньшей величины.

Для предотвращения поражения персонала, обслуживающего электроустановки, электрическим током, металлические части корпусов оборудования, а также металлические элементы, находящихся в непосредственной близости к оборудованию, подлежат заземлению.

Заземление подразумевает соединение металлических элементов, корпусов оборудования с заземляющим контуром электроустановки, в данном случае подстанции.

Перечислим, какие элементы оборудования распределительных подстанций заземляют:

бак силового трансформатора;

бак высоковольтного выключателя;

металлические элементы шинных порталов, опорных конструкций разъединителей, отделителей и другого оборудования распределительных устройств;

дверцы, ограждения, корпуса распределительных щитов, шкафов с оборудованием;

металлическая броня кабельных линий независимо от назначения (силовых, вторичной коммутации), концевые и соединительные кабельные муфты с металлическим корпусом;

вторичные обмотки трансформаторов тока и трансформаторов напряжения;

металлические гладкостенные и гофрированные трубы, в которых прокладываются электропроводки и другие металлические корпуса действующего оборудования и устройств электроустановок.

Конструктивные особенности заземляющего устройства подстанции

Заземляющее устройство подстанции конструктивно состоит из двух основных элементов - заземлителя и заземляющих проводников (заземляющих шин).

Заземлитель - это металлические элементы, которые прикасаются непосредственно с землей. Заземлители, в свою очередь, бывают двух типов - естественными и искусственными. К естественным заземлителям можно отнести различные металлоконструкции, часть которых заходит в землю, трубопроводы различного назначения (за исключением газовых и других трубопроводов, по которым протекают горючие жидкости), металлические оболочки (броня) кабельных линий, проложенных в земле. Искусственные заземлители выполняют посредством закапывания в землю стальных труб, стержней, полос, угловой стали.

Заземляющие проводники осуществляют соединение металлических частей оборудования и других элементов, подлежащих заземлению, с заземлителем. То есть посредством заземляющих проводников происходит заземление оборудования .

Корпуса оборудования, опорные конструкции оборудования и т.д. заземляются при помощи жестких металлических шин. Заземляющие шины окрашиваются в черный цвет. В определенных местах на заземляющих шинах и на заземленных металлических элементах должны быть предусмотрены места установки переносных защитных заземлений. Данные места зачищаются, покрываются смазочным материалом для предотвращения окисления металла, возле данных мест устанавливается в виде готового знака или наносится краской знак заземления.

Переносные защитные заземления состоят из гибких медных проводников, присоединяющихся к заземленным и заземляемым элементам при помощи специальных зажимов. Переносные заземления играют роль заземляющих проводников, они применяются для заземления участков электрической сети для обеспечения безопасности при выполнении ремонтных работ, для заземления спецтехники, которая применяется для выполнения работ в пределах электроустановки или в непосредственной близости к линиям электропередач.

Подвижные элементы оборудования - дверцы шкафов, ограждения, стационарные заземляющие ножи разъединителей и др. для обеспечения надежного контакта с заземленным корпусом шкафа или опорной конструкцией соединяют гибкими медными проводниками.

Присоединение металлических заземляющих шин к заземляющимся конструкциям осуществляется посредством сварки. Подключение заземляющих шин к корпусам оборудования, в зависимости от его конструктивных особенностей может осуществляться как сваркой, так и при помощи болтовых соединений. Медные заземляющие проводники подвижных элементов оборудования подключаются к заземленным элементам болтовыми соединениями или пайкой, если требуется подключить медный проводник к металлической оболочке кабельной линии.

Особенности эксплуатации заземляющих устройств

Существую нормированные значения сопротивления заземляющих устройств. В зависимости от рабочего напряжения электроустановки, уровня токов замыкания на землю, допустимое максимальное сопротивление заземляющего контура подстанции может варьироваться от 0,5 до 4 Ом.

В процессе эксплуатации заземляющие устройства должны периодически проходить проверку. Проверка выполняется не реже одного раза в 6 лет и состоит из двух этапов - измерения сопротивления заземляющего устройства и выборочной проверки состояния заземлителей.

Также в процессе эксплуатации оборудования электроустановок необходимо периодически проводить зачистку мест установки переносных защитных заземлений от ржавчины и покрытие их новым слоем смазки для предотвращения образования коррозии.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Опыт проектирования и эксплуатации заземляющих устройств подстанций подтверждает рекомендации действующих Правил устройства электроустановок о целесообразности иметь на подстанциях одно общее заземляющее устройство, используемое как защитное для цепей всех высоких напряжений, так и для отвода токов молнии. Исходя из этого, при проектировании заземляющих устройств мощных подстанций должны быть обеспечены:
а) возможно более благоприятное распределение потенциала на поверхности земли в пределах подстанции;
б) рекомендуемые ПУЭ величины сопротивления растекания тока;
в) необходимое по нормам импульсное сопротивление растекания тока в районе каждого устройства, с которого надлежит отвести токи молнии.
Для обеспечения указанных условий рекомендуется использовать естественные заземлители, как-то: заземляющие тросы отходящих линий электропередачи, железобетонные фундаменты опорных конструкций и т. д. Современные крупные подстанции имеют заземляющие контуры, выполненные следующим образом: вдоль линий размещения оборудования прокладываются магистрали заземления, к которым отдельными полосами присоединяется соответствующее оборудование. Такие магистрали образуют систему параллельных горизонтальных заземлителей. Общепринятым решением является укладка таких же горизонтальных магистралей заземления перпендикулярно указанным выше рядам. Это позволяет достаточно просто осуществлять заземление элементов оборудования подстанции в пределах каждой ячейки, а также создавать многочисленные пути для отвода тока молнии с конструкций подстанции, на которых установлены молниеотводы.
Пересекающиеся магистрали заземления создают сетку заземлений с ячейками с размерами, зависящими от расположения опорных конструкций.
Заземляющие контуры каждого рабочего напряжения подстанции (220, 100, 35 или 10 кВ) связываются во многих точках и образуют одно общее заземляющее устройство. Следует отметить, что стремление к уменьшению размеров ячеек сетки не дает ощутимого увеличения ее проводимости растекания тока, которое оправдало бы увеличение расхода металла.
Вопрос о глубине заложения горизонтальной сетки также является немаловажным вопросом, требующим рационального решения. Для уменьшения влияния на проводимость растекания тока сетки, зимнего промерзания и летней засушиваемости на первый взгляд кажется целесообразным заглубление сетки до 1,5 м, а в некоторых районах страны на еще большую величину. Однако, учитывая значительный объем земляных работ, возможные встречи с подземными коммуникациями и затруднения при эксплуатации, а также увеличение напряжения прикосновения др, заглубление сетки на глубину 1,5 м и более следует считать нецелесообразными. Рекомендуется располагать горизонтальную сетку на глубине 0,8 м, за исключением внешнего контура, который целесообразно углубить более чем на 0,8 м, чтобы сделать более пологим распределение потенциалов на поверхности грунта за контуром.
При проектировании заземляющих устройств современных подстанций следует иметь в виду, что одним лишь сетчатым горизонтальным заземлением редко можно достичь требуемой величины сопротивления растекания тока. Практически всегда целесообразно применять в дополнение к сетке вертикальные заземлители. Место их расположения в сетчатом горизонтальном заземлителе небезразлично. Это следует пояснить. Коэффициент использования вертикальных заземлителей т]в.з имеет более высокие значения при расположении их вдоль внешнего контура, чем при расположении их внутри контура, когда значения уменьшаются примерно в 2 раза. В отдельных случаях допустимо размещение небольшого числа вертикальных заземлителей внутри контура в местах расположения молниеотводов, которые обычно размещаются на опорных конструкциях и реже выполняются как отдельно стоящие молниеотводы, вынесенные за пределы заземляющего устройства.
На подстанциях заземлению подлежат:

корпуса трансформаторов, масляных выключателей, рамы разъединителей, короткозамыкателей и т. п.;

каркасы распределительных щитов, щитков, щиты управления, шкафы;
металлические и железобетонные конструкции открытых подстанций;
металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, стальные трубы электропроводок.

Сопротивление растекания тока заземляющих устройств подстанций с большими токами замыкания на землю в любое время года должно быть не более 0,5 Ом. Для получения этой величины, помимо контура заземления подстанции, следует использовать естественные заземлители, в первую очередь защитные тросы подходящих ВЛ, глухо соединенных с опорами линий электропередачи. Сопротивление растекания тока системы «заземляющий трос — заземление опор» при сопротивлении заземления каждой опоры, равном 10 Ом, будет в пределах 2 Ом. Таким образом, при двух линиях электропередачи, отходящих от подстанции в различных направлениях, будет достигнуто сопротивление растекания тока, равное 1 Ом, т. е. половине требуемого значения.
Подсчет сопротивления растекания тока системы «трос — опоры» при числе опор с тросом более 20 можно вести с достаточной точностью для практических целей по формуле
где iRTp — сопротивление троса в одном пролете, Ом; Ron — сопротивление растекания тока заземлителя одной опоры, Ом.
При числе опор с тросом менее 20 сопротивление системы «трос — опоры» определяется по формуле
где cth — гиперболический котангенс;

6-10. ВЫНОС ВЫСОКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ ЗА ПРЕДЕЛЫ ПОДСТАНЦИИ С БОЛЬШИМИ ТОКАМИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

При замыкании на землю в установках с большим током замыкания на землю возникает опасность выноса высоких потенциалов за пределы подстанции через естественные заземлители, какими являются нулевые провода и металлические оболочки кабеля, выходящие за пределы подстанции. При современных схемах электроснабжения промышленных предприятий, когда широко применяется глубокий ввод и подстанции с первичным напряжением 110 или 220 кВ оказываются на территориях промышленных предприятий, а у цехов сооружаются комплектные подстанции напряжением 6—10 кВ, связанные коммуникациями с подстанциями глубокого ввода, появляется реальная опасность возникновения высоких потенциалов и недопустимых шаговых напряжений.
Современные электрические установки могут иметь токи однофазного замыкания на землю на стороне 110— 220 кВ величиной от 2 до 10—16 кА, т. е. создавать напряжение на заземлении подстанций глубокого ввода от 1 до 5—7,5 кА, которое будет выноситься за их пределы.
Величина выносимого потенциала зависит от удельного сопротивления грунта: чем меньше удельное сопротивление грунта, тем на меньшее расстояние может быть вынесен потенциал.
С выносом потенциала в ряде случаев приходится считаться и принимать меры к его снижению. К таким мерам могут быть отнесены промежуточное заземление трубопроводов и оболочек кабеля, применение кабелей с неметаллической оболочкой, например марки ААШВ, для борьбы с выносом высоких потенциалов по рельсам железнодорожных путей, выходящих с территории подстанции. Можно также рекомендовать не присоединять рельсы к контуру заземления ГПП, а на выходе железнодорожного пути с территории ГПП через каждые 70— 100 м заземлять их на протяжении 0,6—0,6 км одним или двумя вертикальными электродами, с тем чтобы максимально снизить высокие потенциалы.
Для борьбы с выносом высоких потенциалов ПУЭ рекомендуют следующие мероприятия. Если заземляющие устройства электроустановок цехов промышленных предприятий присоединены посредством кабелей и трубопроводов к заземляющему устройству ГПП с большим током замыкания на землю, то вокруг зданий таких цехов на расстоянии 1 м от стен и глубине 1 м в земле должен быть проложен ленточный заземлитель сечением 40X4 мм, к которому присоединяются заземляющие устройства, расположенные внутри цеха, и все входящие в цех кабели и трубопроводы, идущие от ГПП. У входов и въездов в цех должно быть выполнено выравнивание потенциала путем прокладки проводников на расстояниях 1 и 2 м от ленточного заземлителя на глубинах 1—1,5 м соответственно.

Читайте также: