Эффективно заземленная нейтраль

Эффективно заземленная нейтраль

При эффективном и глухо заземлении нейтрали всякое замыкание одной фазы является однофазным КЗ, сопровождающимся значительным током через место повреждения, и должно привести к срабатыванию защитных устройств, отключающих поврежденный участок от системы. На мощных подстанциях токи замыкания на землю могут достигать десятков килоампер. Чтобы частые отключения линий из-за замыканий на землю не нарушали надежности питания потребителей, на таких линиях применяют однофазное или трехфазное автоматическое  повторное включение (АПВ).



Наибольшее распространение среди систем высокого напряжения получили системы с эффективно заземленными нейтралями. У таких систем нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов заземлены наглухо или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением с таким расчетом, чтобы при замыкании напряжения неповрежденных фаз относительно земли не превышали 1,4 Uф, а однофазный ток КЗ в любой точке системы был не менее 60 % тока трехфазного КЗ в той же точке. В системах с эффективно заземленной нейтралью кратность внутренних перенапряжений (k = Uвн / Uф) в момент замыкания не превышает 2,5.

Глухое и эффективное заземление нейтралей предупреждает возникновение в системе дуговых перенапряжений большого значения и приводит к облегчению их изоляции по отношению к земле, а следовательно, к снижению затрат на их сооружение; причем экономия в затратах увеличивается с ростом напряжения системы.

Системы с эффективно и глухозаземленной нейтралью относят к системам с большими токами замыкания на землю (Iз > 500 А).

 

Для ограничения токов замыкания на землю искусственно увеличивают сопротивление нулевой  последовательности Zо за счет заземления только части нейтралей трансформаторов (одного или двух) на подстанции или заземления нейтралей через сопротивления. Однако такое увеличение приводит к дополнительному повышению напряжения на неповрежденных фазах при несимметрии КЗ.

Система с глухозаземленной нейтралью

Рассмотрим систему с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на землю фазы (рисунок а)). В этом случае напряжения на неповрежденных фазах определяют из выражений:

Ub’ = — ((3*Zо + j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ;

Uc’ = — ((3*Zо — j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ,

где Еэ — ЭДС эквивалентного генератора, численно равная напряжению в месте КЗ перед его возникновением.

Ток однофазного замыкания определяется суммой токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, то есть:

Iз = Ia1+Ia2+Iaо = 3*Ia1,

где Ia1 = Ia2 = Iaо

На рисунке б) представлена векторная диаграмма при КЗ фазы L1 для системы с индуктивными сопротивлениями.

Векторная диаграмма получается симметричной, поскольку IUc’I = IUb’I, а концы векторов Uc’ и Ub’ скользят по прямым, параллельным вектору Uл.

Внутренние перенапряжения в системе зависят от числа заземленных нейтралей трансформаторов. Чем больше это число, тем меньше значения перенапряжений. Однако заземление большого количества нейтралей приводит к значительному увеличению тока однофазного КЗ. Поэтому, например, в системах напряжением 110 В заземляют столько нейтралей трансформаторов, сколько необходимо для создания эффективного режима работы нейтрали в системе. Иногда для уменьшения однофазного тока КЗ нейтрали трансформаторов заземляют через активное или индуктивное сопротивление. При заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление ток в месте повреждения будет значительно больше емкостного тока замыкания на землю, но не более допустимых значений, ограниченных появлением устойчивого дугового замыкания на землю. Такое заземление нейтрали повышает устойчивость системы при однофазных замыканиях на землю и ограничивает коммутационные перенапряжения до допустимых пределов.

При заземлении нейтрали через активное сопротивление ток в месте повреждения будет больше емкостного тока замыкания на землю, но меньше, чем при заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление. Напряжения на неповрежденных фазах при этом достигают значений (1,73 — 1,9) Uф. При правильно выбранном значении активного сопротивления устойчивость системы при однофазных замыканиях выше, чем при глухом заземлении нейтрали. Надежность заземления нейтрали через активное сопротивление выше, чем через индуктивное. Однако введение в нейтраль индуктивного сопротивления (реактора) для ограничения тока однофазного  КЗ является более экономичным, чем заземление нейтрали через активное сопротивление. Последнее находит применение при заземлении нейтралей генераторов.

Основными недостатками систем с эффективно и глухозаземленной нейтралью являются: любое однофазное замыкание на землю равносильно КЗ и релейная защита немедленно отключает поврежденный участок (нарушается бесперебойность электроснабжения, что требует для ограничения бестоковых пауз применения быстродействующих АПВ и выполнения систем с резервированием для наиболее ответственных потребителей); значительное электромагнитное влияние на линии связи; удорожание релейной защиты в связи  с устройством ее в трехфазном исполнении; значительные токи КЗ, приводящие к механическому разрушению  электрооборудования; опасность поражения людей из-за больших напряжений прикосновения и шага и токов КЗ при однофазном замыкании на землю; значительное увеличение затрат на ЗУ.


Молниезащита подстанции разрядниками

Молниезащита подстанции разрядниками

Молниезащиту подстанции осуществляют трубчатыми (для защиты изоляции линий и подстанций) и вентильными (для защиты изоляции подстанций и электрических машин) разрядниками.



Трубчатые разрядники выбирают по номинальному напряжению сети, максимальному и минимальному токам отключения исходя их соотношений: Iк,max < Iр,т,max; Iк,min < Iр,т,min,

где Iр,т,min и Iр,т,max — верхний и нижний пределы токов, отключаемых разрядником данного типа; Iк,max — действующее значение тока трехфазного КЗ в первый полупериод, умноженное на коэффициент Ка, учитывающий апериодическую слагающую тока (для понизительных подстанций Ка = 1,3; для генерирующих станций Ка = 1,5); Iк,min — действующее значение тока двухфазного КЗ в первый полупериод без учета апериодической слагающей в минимальном режиме работы системы электроснабжения (при частичном отключении генераторов, трансформаторов и линий).

Внешние искровые промежутки трубчатых разрядников на линиях и подстанциях устанавливают согласно данным таблицы (приведена ниже).

Искровой промежуток

Вентильные разрядники выбирают по номинальному напряжению и их значению.


Компенсация тока замыкания на землю

Компенсация тока замыкания на землю

Уменьшения емкостного тока замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью до значения, при котором гаснет дуга в месте повреждения, достигают заземлением нейтрали генератора или трансформаторов через дугогасящие реакторы, индуктивное сопротивление которых приблизительно равно емкостному сопротивлению системы, то есть ω*L=1/(3*ω*С).

Наибольшее распространение получили дугогасящие реакторы, состоящие из сердечника и обмотки, расположенных в кожухе, заполненном трансформаторным маслом. Индуктивность реактора L регулируют изменением числа витков или зазора сердечника. Активное сопротивление реактора r мало по сравнению с индуктивным.

 



Компенсация тока замыкания на землю

При компенсации емкостного тока Iз в месте замыкания индуктивным током IL система может длительно работать с замкнутой на землю фазой, при этом напряжения во всех точках сети имеют те же значения, что и в системе с изолированной нейтралью. показателем эффективности компенсации является отношение количества замыканий на землю, не развившихся в КЗ, к общему числу замыканий. В компенсированных системах этот показатель составляет 0,6-0,9, а в системах с изолированной нейтралью 0,3. В системах с компенсацией емкостного тока на землю не требуется релейная защита от замыкания на землю, действующая на отключение линий, трансформаторов и генераторов, а также электродвигателей, подключенных непосредственно к сети, а достаточно установки избирательной сигнализации. Исключение составляют системы напряжением 3-35 кВ с повышенной опасностью обслуживания оборудования, в которых замыкания на землю должны избирательно отключаться. К ним относятся системы электроснабжения шахт, открытых горных разработок, торфяных разработок и др. компенсация емкостных токов обладает следующими выгодными для эксплуатации качествами: уменьшает ток через место повреждения до безопасного значения, обеспечивая этим надежное дугогашение; облегчает требования к ЗУ; снижает скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе, вследствие чего вероятность повторного зажигания дуги и возникновения коммутационных напряжений мала; при сохранении устойчивой дуги уменьшает вероятность перехода замыкания на землю в многофазное КЗ и др.

Системы с изолированной нейтралью и нейтралью, заземленной через реактор, относят к системам с малыми токами замыкания на землю (Iз<500 А).

Рассмотрим систему, нейтраль которой заземлена через дугогасящий реактор (рисунок а)). Если I(L)=0, y1=y2=y3, Ua+Ub+Uc=0, то векторная диаграмма напряжений и токов системы с компенсацией емкостного тока на землю не отличается от векторной диаграммы для системы с изолированной нейтралью (рисунок в)). В случае однофазного замыкания на землю, например фазы А, токи и напряжения в фазах можно определить по формулам из статьи: Система с изолированной нейтралью.

Но при этом еще возникает индуктивный ток через реактор, который при ω*L >> r равен: I(L)=U(L) / (r+j*ω*L)=jUa / (ω*L), где U(L) — напряжение смещения нейтрали; r — активное сопротивление реактора. Тогда, пренебрегая емкостной асимметрией системы, результирующий тока замыкания на землю можно определить из выражения:
Iз = — (3*Ua) / (Zo+Z1+Z2) = -(Ia+Ib+Ic+I(L) = jUa*(3*ω*C — (1/ω*L)).

Как видно из векторной диаграммы, приведенной на рисунке б), векторы тока реактора I(L) и емкостного тока замыкания на землю Iз сдвинуты относительно друг друга на 180⁰. Поэтому при резонансной настройке реактора [ω*L = 1/(3*ω*С)] его индуктивный ток компенсирует емкостные токи фаз. Однако практически через место замыкания протекает незначительный ток, состоящий из активной и реактивной составляющих. Первая обусловлена активным сопротивлением реактора и системы, вторая — неточной настройкой реактора. Кроме того, этот ток может быть вызван короной на проводах, которая иногда возникает при повышенных в √3 раз напряжениях на неповрежденных фазах и может привести к увеличению емкостных токов и появлению дополнительных активных составляющих токов в фазах, а также токами высших гармоник.

При резонансной или близкой к ней настройке реактора исключается возможность существования устойчивой дуги, что является основным преимуществом рассматриваемого способа заземления нейтрали по сравнению с изолированной нейтралью. Амплитуда перенапряжений при такой настройке не превышает 2,6 Uф. Однако при расстройке компенсации более чем на ±5% перенапряжения в компенсированных системах принимают такие же значения, как и в системах с изолированной нейтралью. При невозможности достичь резонансной настройки предпочтительно иметь небольшую перекомпенсацию (I(L)>3Iс), так как недокомпенсация емкостного тока в аварийных случаях и при несимметрии емкостей фаз может привести к появлению перенапряжений более высокого порядка, чем в системах с изолированной нейтралью.

Эффективность компенсации во многом зависит от совершенства дугогасящих реакторов. Эффективность компенсации при неизменной настройке реактора составляет 0,6. а при использовании реактора с подмагничиванием и автоматической быстродействующей настройкой 0,9.

Дугогасящие реакторы необходимо устанавливать практически во всех системах напряжением 35 кВ, если ток замыкания составляет более 10 А, а также в системах напряжением 3-20 кВ, имеющих линии электропередачи с железобетонными и металлическими опорами с токами замыкания также более 10 А. Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах в системах, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях: более 30 А при напряжении 3-6 кВ; более 20 А при напряжении 10 кВ; более 15 А при напряжении 15-20 кВ; более 5 А в схемах напряжением 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор (на генераторном напряжении). При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов. Реактор может быть включен в нейтраль одного работающего трансформатора, который при этом получает дополнительную нагрузку. Допускают включение реактора мощностью, равной 50 % мощности трансформатора, при условии, что он будет работать с наибольшим током компенсации не более 2 часов.

 

К недостаткам систем с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, можно отнести: повышенные капитальные затраты, вызываемые повышенными требованиями к уровню изоляции электроустановок; сложность эксплуатации из-за необходимости вести постоянное наблюдение за состоянием компенсации и трудности определения места повреждения, если оно не развивалось; возможность повышения напряжения неповрежденных фаз относительно земли более межфазного и существование перенапряжении, если нет точной настройки и дуга устойчива; повышение напряжения в системе при нормальном режиме и аварийном, если система обладает хотя бы небольшой несимметрией; увеличение капитальных затрат и эксплуатационных расходов в связи с установкой дугогасящих аппаратов по сравнению с системой с изолированной нейтралью.

 


Система с изолированной нейтралью

Система с изолированной нейтралью

В системе с изолированной нейтралью замыкание на землю одной фазы не является КЗ и практически не отражается на работе потребителей.

Однако этот вид повреждения создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, которые могут привести к нарушению изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и переходу однофазного замыкания на землю в междуфазное КЗ.



Рассмотрим характер изменения токов и напряжений в системе и их векторные диаграммы при однофазных замыканиях на землю, принимая для упрощения, что нагрузка системы отключена.

Каждая фаза системы обладает относительно земли емкостной и активной проводимостями.

На рисунке а) приведена схема замещения системы с изолированной нейтралью, на которой емкости и сопротивления утечки фаз показаны условно сосредоточенными. В нормальном режиме работы системы напряжения фаз относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению, геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю, а активные утечки по изоляции пренебрежимо малы. Емкостные токи между фазами можно не учитывать, так как при однофазных замыканиях на землю междуфазные напряжения не изменяются, а следовательно, не меняются и емкостные токи.

Система с изолированной нейтралью

Уравнения, связывающие фазные напряжения и емкостные токи фаз, имеют вид:
Ia=y1*(Ua+Uн); Ib=y2*(Ub+Uн); Ic=y3*(Uc+Uн); Ia+Ib+Ic=0.
Uн — напряжение между нейтралью и землей;
Ua; Ub; Uc — фазные напряжения системы;
y1; y2; y3 — полные проводимости фаз по отношению к земле.
Отсюда следует:
Uн = (- (y1*Ua+y2*Ub+y3*Uc)) / (y1+y2+y3)
Поскольку векторы фазных напряжений образуют симметричную звезду, а их сумма равна нулю, то Uн=0.
При наличии асимметрии системы:
Uн = -(Uо+δаUа+δbUb),
где:
δα = (2*y1-y2-y3) / 2*(y1+y2+y3);
δβ = (√3*(y2-y3)) / (2*(y1+y2+y3)) — коэффициенты асимметрии системы;
Uо = (Uа + Ub + Uc) / 3;
Uα = Uа + Uо; Uβ = Ub — Uc / √3 — соответственно 0, α и β — составляющие фазного напряжения трехфазной системы питания.
При металлическом замыкании на землю одной фазы, например фазы А (рисунок б)), ее напряжение относительно земли снижается до нуля, а напряжение на двух других фазах увеличивается в √3 раз. Действительно, как видно на рисунке б), напряжение фазы В относительно земли равно напряжению между линией В и точкой К, следовательно Ub равно междуфазному напряжению. емкостный ток фазы А будет равен нулю, а емкостные токи неповрежденных фаз можно определить из выражений:
Ib’ = √3*Ub*ω*Сe^(-jπ/3); Ic’ = √3*Uc*ω*Сe^(-j2π/3), где: С=С1=С2=С3 — емкости фаз по отношению к земле.
Ток замыкания на землю:
Iз = (3*Uа) / (z1+z2+z3)= -(Ia+Ib+Iс) = j*3*ω*С*Uа, где:
z0 = 1/(j*ω*С); z1 = r1+jx1; z2 = r2+jx2 — входные сопротивления трехфазной системы относительно точки К соответственно для нулевой, прямой и обратной последовательностей фаз.

 

Таким образом, емкостный ток однофазного замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью равен тройному емкостному току на землю неповрежденной фазы при нормальном режиме и зависит от напряжения электроустановки, частоты и емкости фаз относительно земли. Практически ток Iз составляет единицы или десятки ампер.

Изменение напряжений фаз по отношению к земле можно рассматривать как результат наложения на напряжения фаз (Uа; Ub; Uc) напряжений нулевой последовательности Uао; Ubо; Ucо (рисунок в), равных по значению и противоположных по знаку фазному напряжению поврежденной фазы. При этом напряжения всех фаз относительно земли будут определяться геометрической суммой напряжений Uа; Ub; Uc в нормальном режиме работы системы и напряжений нулевой последовательности. Так, при полном замыкании на землю фазы L1 получим Uc’ = Uc + Ucj; Ub’ = Ub + Ubо; Uа’ = Uа + Uао.

Из векторной диаграммы (рисунок в)) видно, что Uc’ = Ub’ = √3*Ua, а угол между Uc’ и Ub’ равен 60°.

При однофазных замыканиях на землю междуфазные напряжения не изменяются по значению и остаются сдвинутыми по фазе на 120°, что видно из векторной диаграммы на рисунке (рисунок в)). Благодаря этому не нарушается электроснабжение потребителей, включенных на междуфазное напряжение, а система может продолжать работать с одной заземленной фазой, пока не будет найдено место повреждения, но не более 2 часов. Это является главным достоинством систем с изолированной нейтралью. Длительная работа системы в этом режиме недопустима, так как может привести к двойному замыканию на землю, возникающему вследствие повышенных напряжений неповрежденных фаз относительно земли и сопровождающегося прохождением значительного тока КЗ.

При неметаллическом замыкании на землю в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, сопровождающаяся повторными гашениями и зажиганиями. В колебательном контуре, образованном емкостью и индуктивностью системы, в этом случае возникают свободные электрические высокочастотные колебания, приводящие к возникновению перенапряжений, которые распространяются на всю электрически связанную сеть.

Значение перенапряжений может достигать 2,2 Uф (фазного напряжения) на поврежденной фазе и 3,2 Uф на неповрежденных фазах. При продолжительном горении как устойчивой, так и перемежающейся дуг перенапряжения, воздействующие на ослабленную изоляцию фаз, могут привести к двух- и трехфазным КЗ в системе и к отключению потребителей. поэтому в системах с изолированной нейтралью должны предусматриваться сигнализация и релейная защита от однофазных замыканий на землю.

Многолетний опыт эксплуатации незаземленных систем позволил установить критические значения емкостных токов замыкания на землю, которые в зависимости от номинального напряжения системы составляют 30 А при 3-6 кВ, 20 А при 10 кВ, 15 А при 15-20 кВ, 10 А при 35 кВ и 5 А в схемах блок генератор — трансформатор при напряжении генератора 6-20 кВ. если ток замыкания превышает указанные значения, то используют компенсацию его с помощью дугогасящих реакторов.


 

Гроза и электрические сети

Гроза и электрические сети

«Механизмы» действия грозы на сети всех напряжений в принципе одни и те же.

Грозовое облако накапливает отрицательный электрический заряд. Растет напряжение между облаком (-) и землей (+). Изоляцией в этом своеобразном конденсаторе служит атмосферный воздух. Построив ВЛ на поверхности земли, человек приблизил обкладку конденсатора «земля» к обкладке «облако» и , тем самым по существу вынужденно, определил для ВЛ роль молниеотвода.



В этом принципиальное отличие наземных ВЛ от подземных КЛ с точки зрения грозового воздействия. На ВЛ 0,4-10 кВ элементами молниеотвода являются:
— провод;
— тело опоры;
— траверса;
— гирлянда изоляторов;
— заземлители опор.
указанные элементы имеют в цепи тока предстоящего разряда молнии свое сопротивление.

Ток молнии проходит по всем элементам (сопротивлениям) одновременно. В этом суть разряда молнии в воздушной линии. Ток всегда будет искать ближайший путь с наименьшим общим сопротивлением цепи.

Величины токов молнии находятся в пределах 5 — 200 кА. Наибольшее число разрядов характеризуется токами от 10 до 20 кА.

Различные зоны земной поверхности характеризуются различной грозовой активностью (разными годовым числом, силой и частотой ударов молний в землю). По этой причине подверженность линий грозовому воздействию различная. Имеются зоны иногда-целые районы, где ВЛ и в целом электросети буквально «бомбардируются» молниями и наносят большие повреждения изоляции и проводов. При этом принимаемые технические меры (улучшение контуров, усиление изоляции) практически мало дают положительных результатов.


Молниезащита зданий, сооружений и промышленных коммуникаций

Молниезащита зданий, сооружений и промышленных коммуникаций

Термины и определения

Удар молнии в землю — электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.



Точка поражения — точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект -здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты — система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние (снаружи здания или сооружения) и внутренние (внутри здания или сооружения) устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии — устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для уравнивания потенциалов — элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник — часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий контур — заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура — арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность цепи.

Опасное искрение — недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние — минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений на защищаемом объекте (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода — пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии — предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 — Р.

Промышленные коммуникации — кабельные линии (силовые, информационные, измерительные, управления, связи и сигнализации), проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

Городские сети уличного освещения
Городские сети низкого напряжения общего пользования


 

Заземление и зануление, выравнивание потенциалов

Заземление и зануление, выравнивание потенциалов

 

Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством в целях снижения напряжения прикосновения до неопасного для жизни значения.

 



 

Занулением в электроустановках напряжением до 1000 В называют преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящейся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора и трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника в сетях постоянного тока в целях надежного срабатывания защиты.

Для защиты от поражения электрическим током людей или животных при прямом прикосновении предназначены: основная изоляция токоведущих частей, ограждения, барьеры, а также  размещение электрооборудования вне зоны досягаемости и применение сверхнизкого (малого) напряжения.

В качестве дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ применяют устройства защитного отключения (УЗО) с током отключения не более 30 мА.

 

Части электроустановок, подлежащие заземлению или занулению.

К ним относятся: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования; металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

 

Естественные заземлители. Для заземления электроустановок используют как искусственные, так и естественные заземлители.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы: металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах; металлические трубы водопровода, проложенные в земле; обсадные трубы буровых скважин; металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.; рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству в целях уравнивания потенциалов. Естественные проводники, используемые как защитные, должны иметь надежные соединения, находиться под постоянным контролем и иметь специальную опознавательную окраску.

 

Выравнивание потенциалов. Это снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Внутри больших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.

 

Меры защиты от прямого прикосновения. Главной мерой защиты служит основная изоляция токоведущих частей, которая должна покрывать токоведущие части и выдерживать все возможные воздействия, которым она может подвергаться в процессе ее эксплуатации. Удаление изоляции возможно только путем ее разрушения.

В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние, в том числе в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должна быть выполнена посредством оболочек, ограждений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости.

Необходимо размещение вне зоны досягаемости для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ. Расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.

В вертикальном направлении зона досягаемости в электроустановках напряжением до 1 кВ должна составлять 2,5 м от поверхности, на которой находятся люди.

Установка барьеров и размещение вне зоны досягаемости допускается только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.

 

Меры защиты при косвенном прикосновении распространяются: на корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.; на приводы электрических аппаратов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного или 120 В постоянного тока (в случаях, предусмотренных соответствующими главами ПУЭ – выше 25 В переменного или 60 В постоянного тока); на металлические конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, оболочки и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с зануленной или заземленной металлической оболочкой или броней), а также на другие металлические конструкции, на которых установлено электрооборудование; металлические оболочки и броню контрольных и силовых кабелей и проводов, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п., с кабелями и проводами на металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников; электрооборудование, установленное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутиционные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и другие щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

 

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

— нулевой защитный PE или PEN проводник питающей линии в системе TNS

— заземляющий проводник, Присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT или TT;

— заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);

— металлические трубы коммуникаций, входящие в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п. Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяют только ту часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;

— металлические части каркаса здания;

— металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды присоединяются к шине PE щитов питания вентиляторов и кондиционеров;

— заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

— заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

— металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной  заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

 

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и TT, включая защитные проводники штепсельных розеток.

 

Для уравнивания потенциалов могут быть использованы специально предусмотренные проводники либо открытые и сторонние части к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности электрической цепи.

Провод марки — ВВГнг-LS (ВВГнг(А)-LS) — 3х1,5 мм кв.
Средства и способы ступенчатого изменения напряжения
Проверка отсутствия напряжения и наложение переносных заземлений в электроустановках напряжением до 1000 В

 

 


 

Системы заземления TN

В данной статье рассмотрим самые распространенные системы заземления, наиболее часто применяемые в быту.



Согласно п.1.7.3. ПУЭ, для электроустановок напряжением до 1000 В существуют следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, IT и TT. В нашем сегодняшнем обзоре рассмотрим те, которые чаще всего применяются в быту:

Система TN-C

система TN-C — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники на всем ее протяжении совмещены в одном (Рисунок 1);

Система TN-S

система TN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (Рисунок 2);

Система TN-C-S
система TN-C-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (Рисунок 3).

Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли:
T — заземленная нейтраль;
Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:
N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);
РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Из вышесказанного следует отметить, что наиболее перспективной для применения в быту, является система заземления TN-C-S, так как удовлетворяет высоким требованиям безопасности и самым главным плюсом данной системы является возможность использования УЗО.


Заземление

Попробуем сегодня немного разобраться в том, что же это такое, заземление и его составляющие. В помощь возьмем правила устройства электроустановок (далее ПУЭ), в которых все достаточно просто и лаконично прописано.



Итак, согласно п.1.7.28. ПУЭ, заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

На рисунке 1 приведен элементарный пример заземления, который практически повсеместно у нас встречается (три стальных уголка вбитых в землю по фигуре вершин треугольника и соединенных между собой полосовой сталью).
Для кого-то из определения заземления может быть непонятна фраза – электрическое соединение. Давайте рассмотрим определение этого понятия.

Согласно ГОСТ Р 52002-2003. Электротехника. Термины и определения основных понятий, электрическое соединение – это соединение участков электрической цепи, с помощью которого образуется электрическая цепь (выполненное к примеру из гибкого голого медного кабеля и служащее для обеспечения надежного электрического контакта).
С определением заземления вроде бы разобрались, теперь для полного понимания, необходимо разобраться с его видами.
Итак, согласно ПУЭ, заземление может быть защитным и рабочим:

— п.1.7.29. Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
— п.1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).Пункт 1.7.30 ПУЭ более подробно рассмотрим в вопросе разновидностей нейтралей.
Как было сказано выше, устройство заземления приведенное на рисунке 1 состоит из нескольких составляющих, это металлические уголки, полосовая сталь и провод, если говорить научным языком, то это заземлитель и зазмеляющий проводник.
Итак, возвращаясь снова к ПУЭ, п.1.7.15, заземлитель – это проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (в нашем случае, это металлические уголки и полосовая сталь).
Разновидностей заземлителей бывает две:

искусственный заземлитель (п.1.7.16 ПУЭ)- заземлитель, специально выполняемый для целей заземления (и снова как пример металлические уголки на рисунке 1);
естественный заземлитель (п.1.7.17 ПУЭ)- сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления (пример: металлическая арматура, входящая в устройство железобетонных элементов, фундаменты опоры линий электропередач и подстанций).

А вот заземляющий проводник (п. 1.7.18 ПУЭ) – это проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем (провод на рисунке 1).
И самое главное заземляющее устройство (п. 1.7.19 ПУЭ) – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
На этом статья закончена, надеюсь, что для большинства сомневавшихся, она оказалась полезной.