Устройство и эксплуатация сетей заземления и зануления основные. Устройство и эксплуатация сетей заземления и зануления
 Скачать 0.5 Mb.
|
|
УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СЕТЕЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЗЕМЛЯЮЩИМ И ЗАНУЛЯЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ Любая почва обладает электрической проводимостью, величина которой зависит от ее химического состава, влажности и температуры. В электроустановках "земля" как проводник используется для создания необходимых режимов работы сетей, защиты электрооборудования от атмосферных, коммутационных и других перенапряжений, защиты зданий и сооружений от воздействия молний, статического электричества и обеспечения безопасности людей. Во всех случаях определенные элементы электроустановок (токоведущие или нетоковедущие части) преднамеренно электрически соединяются с "землей", т.е. заземляются. Заземление какой-либо точки токопроводящих частей электрооборудования, необходимое для обеспечения работы электроустановки, называется рабочим заземлением. Заземление нетоковедущих или токоведущих частей в целях обеспечения электробезопасности называется защитным заземлением. В четырех проводных сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью для обеспечения безопасности части электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, соединяются с нулевым рабочим проводом сети при помощи нулевого защитного проводника. Такое преднамеренное соединение частей электроустановки с нулевым проводом называется занулением. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается. В соответствии с требованиями ПУЭ в целях обеспечения электробезопасности заземление или зануление следует выполнять: - при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока - во всех электроустановках; - при номинальном напряжении выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Не требуется делать заземление или зануление электроустановок напряжением до 42 В переменного тока, за исключением электрооборудования взрывоопасных зон, сварочных установок, а также металлических оболочек кабелей напряжением до 42 В, проложенных на общих металлических конструкциях вместе с кабелями, оболочка которых подлежит заземлению или занулению. Некоторую особенность имеет заземление токоведущих частей для обеспечения безопасности при аварийном переходе напряжения с обмоток высшего напряжения на обмотки низшего напряжения (до 1000 В) силовых трансформаторов, работающих в сетях с изолированной нейтралью. В этих случаях заземляется фаза или нейтральная точка обмотки низшего напряжения. При этом, если высшее напряжение трансформатора менее 1000 В, то такое заземление выполняют путем непосредственного присоединения к заземляющему устройству, если высшее напряжение более 1000 В, то заземление выполняют через специальный "пробивной" предохранитель, устанавливаемый на крышке трансформатора. На рис.1 представлена схема заземления электроустановки напряжением до 1 кВ в сети с изолированной нейтралью.  Рис.1. Схема заземления установок напряжением до 1 кВ в сети с изолированной нейтралью: 1 - "пробивной" предохранитель; 2 - коммутационный аппарат в металлическом корпусе; 3 - светильник; 4 - магистраль заземления; 5 - заземляющие болты; 6 - однофазный электроприемник В схеме предусмотрен "пробивной" предохранитель 1, установленный (обычно на корпусе трансформатора) между одной из фаз (или нейтральной точкой обмотки) и "землей". Предохранитель рассчитан на определенное напряжение, при превышении которого он "пробивается". В случае повреждения изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений происходит "пробой" "пробивного" предохранителя, обмотка замыкается на "землю", что приводит в действие защиту. На рис.2 показано выполнение зануления в четырехпроводной сети напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.  Рис.2. Схема зануления установок напряжением до 1 кВ в сети с глухозаземленной нейтралью: 1 - заземляющие болты; 2 - защитные аппараты; 3 - светильник; 4 - однофазный электроприемник; 5 - повторное заземление нулевого провода; 6 - нулевые защитные проводники; 7 - нулевой рабочий провод При выполнении заземления необходимо обеспечить надежный электрический контакт между частями электрооборудования, подлежащими заземлению, и землей. Для этой цели сооружается специальное заземляющее устройство. Заземляющее устройство - это совокупность металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей (заземлитель), и металлических проводников, соединяющих заземляемые части электрооборудования с заземлителей (заземляющие проводники). Заземлитель заземляющего устройства может представлять собой один проводник (электрод), имеющий контакт с землей, или совокупность металлически соединенных между собой соответствующим образом проводников (электродов). Как контактное соединение заземляющее устройство должно иметь малое электрическое сопротивление, обладать достаточной механической прочностью и устойчивостью к химическому воздействию окружающей среды. Требования к заземляющим устройствам в отношении сопротивления и прочности определены правилами устройства электроустановок. Говоря о сопротивлении заземляющего устройства надо иметь в виду, что оно слагается из сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников, при этом заземлитель как специфический проводник характеризуется сопротивлением растеканию тока, равным отношению напряжения на заземлителе к току, стекающему с него в землю. Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок определены ПУЭ в зависимости от 1 вида электроустановки и электропроводных свойств грунта. В табл.1 приведены максимально допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок. Таблица 1 Максимально допустимые сопротивления заземляющих устройств электроустановок
Примечания: 1. В пп.1, 2 и 3 при удельном сопротивлении земли более 100 Ом·м допускается увеличение указанных норм в 0,01 раз, но не более десятикратного. 2. В п.6  - наибольшее сопротивление заземляющего устройства, Ом;  - расчетный ток замыкания на землю, А.В качестве примера произведем определение допустимого сопротивления заземляющего устройства для трансформаторной подстанции на напряжение 10/0,4 кВ, питающейся от сети с изолированной нейтралью. На подстанции установлен трансформатор мощностью 630 кВА, с глухим заземлением нейтрали на стороне напряжения 0,4 кВ. Ток замыкания на землю сети напряжением 10 кВ по данным энергосистемы составляет 15 А. Согласно табл.1, п.6 для заземления корпуса трансформатора требуется сопротивление заземляющего устройства равное 125/15=8 Ом, а для заземления нейтрали обмотки низшего напряжения согласно п.1 - 4 Ом. Принимается меньшее значение, т.е. 4 Ом. Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземлителей устройств молниезащиты и защиты от статического электричества зданий и сооружений установлены Инструкцией по проектированию, устройству и эксплуатации молниезащиты и защиты от статического электричества зданий и сооружений в зависимости от категории молниезащиты и электропроводных свойств грунта. Сопротивления заземляющих устройств или заземлителей указываются в проектах. Механическая прочность и защита от химического воздействия окружающей среды элементов заземляющих устройств обеспечиваются за счет применения заземлителей (электродов) и заземляющих проводников (нулевых рабочих и защитных проводников) достаточного сечения, а также за счет окраски заземляющих проводников. СЕТИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ В основу работы по монтажу заземляющих и зануляющих устройств должны быть положены требования Строительных Норм и Правил и Инструкции по устройству сетей заземления и зануления в электроустановках. Заземлители Для заземляющих устройств в первую очередь рекомендуется использовать естественные заземлители. Если эти заземлители имеют сопротивление растеканию тока, удовлетворяющее требованиям ПУЭ, то устройство искусственных заземлителей не требуется. В качестве естественных заземлителей можно использовать: - проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей; - обсадные трубы скважин; - металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей; - металлические шпунты гидротехнических сооружений; - свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то для надежности в расчете заземляющих устройств они должны учитываться в том случае, когда число кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей и алюминиевые проводники из-за окисления и образования на их поверхности изоляционной пленки не допускается использовать в качестве естественных заземлителей; - заземлители опор воздушных линий электропередачи, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи молниезащитного троса воздушной линии, если трос не изолирован от опор; - нулевые провода воздушных линий электропередачи напряжением до 1000 В с повторными заземлителями при количестве воздушных линий не менее двух; - рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами. Запрещается применять в качестве естественного заземлителя чугунные трубопроводы. Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это не распространяется на опоры воздушных линий электропередачи, повторные заземления нулевого провода и металлические оболочки кабеля. Если вблизи электроустановки нет естественных заземлителей или они не обеспечивают требуемого сопротивления растеканию тока, необходимо сооружать искусственные заземлители. Искусственный заземлитель заземляющего устройства может представлять собой один проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. В качестве искусственных заземлителей применяют стальные полосы, стержни, угловую сталь, размеры которых должны быть не менее: - диаметр круглых прутковых заземлителей: неоцинкованных - 10 мм; оцинкованных - 6 мм; - сечение прямоугольных заземлителей - 48 мм; - толщина прямоугольных заземлителей - 4 мм; - толщина полок угловой стали - 4 мм. По расположению в грунте и форме электроды заземлителей делятся: на углубленные (полосовая или круглая сталь, укладываемые горизонтально на дно котлованов по периметру фундаментов); на вертикальные (стальные стержни, угловая сталь, заглубляемые в грунт); на горизонтальные (полосовая, круглая сталь, укладываемые в грунт горизонтально); на комбинированные (вертикальные и горизонтальные, объединенные в общую систему). В зависимости от количества электродов и способа их размещения различают заземлители: одиночные, групповые и контурные (рис.3).  Рис.3. Виды заземлителей: а - одиночный; б - групповой; в - контурный Для передвижных электроустановок, как правило, применяют заземлители, выполняемые из инвентарных электродов, конструкции которых имеют некоторые особенности (рис.4).  Рис.4. Инвентарный электрод для передвижных электроустановок: 1 - молот; 2 - замок; 3 - заземляющий стержень; 4 - зажим Заземляющие и нулевые защитные проводники В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников используют специально предусмотренные для этой цели проводники. В электроустановках (за исключением взрывоопасных зон) для этого могут использовать: - металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.); - арматуру железобетонных строительных конструкций и фундаментов; - металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, шахты лифтов и т.п.); - стальные трубы электропроводок; - алюминиевые оболочки кабелей; - металлические кожухи и опорные конструкции шинопроводов, металлические короба и лотки электроустановок; - металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ, канализации и центрального отопления. Перечисленные элементы конструкций могут служить единственными заземляющими или нулевыми защитными проводниками, если они по проводимости удовлетворяют требованиям ПУЭ и обеспечивают непрерывность электрической цепи. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В в качестве нулевых защитных проводников (т.е. соединяющих зануляемые части электрооборудования с глухозаземленной нейтралью трансформатора) прежде всего, должны быть использованы нулевые рабочие проводники (т.е. соединенные с глухозаземленной нейтралью трансформатора, но предназначенные для питания электропроводников). Исключение составляют нулевые рабочие проводники, идущие к переносным приемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления таких электроприемников должен быть применен отдельный третий проводник. Запрещается использовать в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников металлические оболочки изоляционных трубок, металлорукавов, а также броню и свинцовые оболочки проводов и кабелей. Использование для этой цели свинцовых оболочек кабелей ввиду их малой проводимости допускается лишь в реконструируемых городских электросетях напряжением 220/127 В и 380/220 В. В случае их использования для этих целей они должны иметь надежное соединение на всем протяжении. При этом металлические муфты и коробки должны быть присоединены к броне и металлической оболочке пайкой или болтовым соединением. Использование металлоконструкций зданий, сооружений, трубопроводов и оборудования в качестве нулевого рабочего проводника запрещается. Одним из важнейших условий достижения безопасности является обеспечение непрерывности и надежности цепей заземления или зануления. Поэтому нельзя устанавливать в цепи заземляющих или зануляющих проводников разъединяющие аппараты (выключатели) или предохранители. На рис.5 видно, что разрыв цепи зануления может привести к поражению даже в том случае, когда исправна изоляция. Разъединяющие аппараты и предохранители (автоматы) следует устанавливать в цепи фазных проводников или для одновременного отключения фазных и защитных проводников.  Рис.5. Путь тока при "пробое" изоляции на корпус и установке выключателя в нулевом проводе Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1000 В для обеспечения механической прочности должны иметь размеры не менее приведенных в табл.2 и 3. Они должны иметь защиту от коррозии. Таблица 2 Наименьшие размеры стальных заземляющих и нулевых защитных проводников
Таблица 3 Наименьшие сечения медных и алюминиевых заземляющих и нулевых защитных проводников
________________ * При прокладке в трубах сечение нулевых защитных проводников может быть равным 1 мм  , если фазные проводники имеют то же сечение.В электроустановках напряжением до и выше 1000 В с изолированной нейтралью проводимость заземляющих проводников должна составлять не менее 1/3 проводимости фазных проводников, а сечение не менее приведенных в табл.2 и 3. В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью для обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток короткого замыкания, не менее чем в три раза превосходящий номинальный ток, на который рассчитан ближайший предохранитель или автомат отключения с нерегулируемым разделителем. Величина полной проводимости нулевых защитных проводников, которые входят в цепь короткого замыкания, должна быть во всех случаях не менее 50% проводимости фазных проводников. При определении проводимости стальных защитных проводников целесообразно пользоваться табл.4, в которой указаны примеры соответствия их проводимостей проводимостям медных и алюминиевых проводов. Таблица 4 Примерное соответствие проводимостей медных и алюминиевых проводов проводимостям изделий из стали
Следует иметь в виду, что проводимость в 50% от фазных для нулевых защитных проводников относительно большой длины не всегда достаточна для обеспечения требуемой кратности тока. Поэтому стальные проводники, имеющие малую проводимость, применяются в качестве нулевых защитных проводников только в промышленных установках, при относительно малых расстояниях от трансформатора. Магистрали заземления, зануления и ответвления от них в закрытых помещениях и наружных установках должны быть, как правило, доступны для осмотра. Это не распространяется на используемые для этой цели жилы кабеля, арматуру железобетонных конструкций, скрытые электропроводники, а также проводники, проложенные в трубах или кожухах. Ответвление от магистралей в сетях напряжением до 1000 В допускается прокладывать скрытно в стенах или под полом. На этих участках они не должны иметь соединений. В наружных установках заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать в земле, в полу и т.д. Использование для этой цели неизолированных алюминиевых проводников не допускается. В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью нулевые защитные проводники в целях уменьшения индуктивного сопротивления цепи фаза - нуль рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
