книги из ГПНТБ / Рябкова Е.Я. Расчет заземляющих устройств (Заземления в установках высокого напряжения) учеб. пособие

Здесь 1 — расчетный ток замыкания на землю и iR — со­ противление заземлителя, но не более 10 ом.

В сетях с изолированной нейтралью расчетным током яв­ ляется емкостный ток замыкания на землю

Іс=ЗІІфаС,

где С — емкость одной фазы на землю для схемы сети, при которой ток замыкания на землю является наиболь­ шим.

В воздушных сетях емкость С зависит от радиуса прово­ да и высоты его над поверхностью земли, расположения проводов, расстояний между ними и наличия тросов.

Емкость на землю каждой фазы воздушных линий б — 35 кв без тросов составляет 5000 — 6000 пфікм и емкостный ток однофазного замыкания на землю на 100 км воздушной линии £/н>='6 кв, Іс^2а/100 км и Un= 3 5 кв; / с=12а/100 км.

Емкость кабельных линий больше емкости воздушных ли­ ний во много раз.

Емкостный ток однофазного замыкания на землю в ка­ бельных сетях зависит от номинального напряжения, типа кабеля и сечения жил. Приближенные данные о величине этого тока приводятся в табл. IV.

20

Расчетным током для заземляющих устройств, к которым •не присоединены компенсирующие аппараты, является ос­ таточный ток замыкания на землю, который может иметь

ций используется, как правило, также и для рабочего зазем­ ления установки в выбранном для нее режиме.

Как известно, при эффективном заземлении нейтрали се­ ти, в случае однофазного короткого замыкания, напряжение на здоровых фазах не превышает 1,39 Uф или 0,8 Un, что

где х\ — индуктивное сопротивление прямой последователь­ ности, ха и г0 — индуктивное и активное сопротивление ну­ левой последовательности до рассматриваемого места корот­ кого замыкания в расчетной схеме замещения. Сопротивле­ ние г0 состоит из сопротивлений трансформаторов, линий и утроенного сопротивления заземлителя подстанции. Отно­

шение — зависит от места короткого замыкания, и наиболь-

Использование заземлителя подстанции в качестве грозо­ защитного заземления будет рассмотрено ниже.2

2. Заземление линий передач

Согласно требованиям действующих «ПУЭ» заземление опор линий передач определяется требованиями грозозащи-

21

ты ЛЭП. Сопротивление заземления опор по измерениям при 50 гц и отсоединенном тросе в течение грозового сезо­ на не должно превышать величин, указанных в табл. V:

Для опор высотой более 40 ж на участках линий, защи­ щенных тросами, сопротивление заземления должно быть

в2 раза меньшим.

3.Защитное заземление станций

иподстанций высокого напряжения

Защитное заземление на станциях и подстанциях необ­ ходимо выполнять во всех случаях для всех установок пере­ менного и постоянного напряжения 500 в іи выше.

Для установок напряжением ниже 500 в защитное зазем­ ление осуществляется лишь в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Защитное заземление не требуется для установок напря­ жением 36 в переменного тока и ПО й постоянного тока — во всех случаях, за исключением взрывоопасных помещений.

К частям, подлежащим заземлению, относятся металличе­ ские части оборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением при перекрытии или пробое изоляции:

1.Корпуса электрических машин, трансформаторов, ап­ паратов, светильников и т. п.

2.Приводы электрических аппаратов.

3.Вторичные обмотки, измерительных трансформаторов.

Вторичная обмотка трансформаторов тока, устанавливае­ мых в цепях напряжением 500 в и выше, должна быть зазем­ лена одним полюсом на зажимах. У трансформаторов напря­ жения заземляется нейтраль.

22

Если к трансформатору напряжения, кроме счетчиков, присоединяются также оперативные цепи защиты или* цепи синхронизации, глухое заземление его вторичной обмотки допускается заменять заземлением через пробивной предо­ хранитель.

4.Каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов.

5.Металлические конструкции распределительных уст­ ройств, металлические кабельные конструкции, металличес­ кие корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металлические обо­ лочки проводов, стальные трубы электропроводки и другие

металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

6. Металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

Заземлению не подлежат:

1. Арматура подвесных и штыри опорных изоляторов, кронштейны и осветительная арматура при установке их на деревянных конструкциях открытых подстанций, если это не требуется по условиям защиты от атмосферных пе­ ренапряжений.

2. Оборудование, установленное на заземленных метал­ лических конструкциях; при этом на опорных поверхностях должны быть предусмотрены зачищенные и незакрашенные места для обеспечения электрического контакта. 1

3.Корпуса электроизмерительных приборов, реле и т. п., установленных на щитах, щитках, шкафах, а также на стенах камер распределительных устройств.

4.Рельсовые пути, выходящие за территорию электро­

станций к подстанции, во избежание выноса потенциала за пределы заземляющего устройства, который мог бы быть на них при их заземлении.

Для рабочих и защитных заземлений станций и подстан­ ций всех напряжений как высоких, так и низких, исполь­ зуется общий заземлитель. Сопротивление такого заземлителя должно удовлетворять требованиям той установки, для которой величина сопротивления заземлителя должна быть наименьшей.

Устройство общего заземлителя для защитных заземле­ ний исключает вероятность попадания обслуживающего

23

персонала под разность потенциалов между заземлителем, где произошло замыкание на землю, и нулевым потенциа­ лом заземлителя установки другого напряжения.

Для заземляющего устройства станций и подстанций в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Естественными заземліителями являются метал­ лические элементы, проложенные в земле для других целей, но могущие быть использованными в качестве электродов заземлителя подстанции:

1. Грозозащитные заземления опор линий, соединенные с заземлителем подстанций грозозащитным тросом (система трос —опоры).

2.Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, за исключением алюминиевых.

3.Проложенные под землей водопроводные и другие ме­ таллические трубопроводы за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от корро­ зии.

^4. Металлические конструкции и арматура железобетон­ ных конструкций зданий и сооружений, имеющие соедине­ ние с землей.

5.Обсадные трубы.

6.Металлические шпунты гидротехнических сооружений

ит. п.

При учете системы трос — опоры в качестве естествен­ ного заземлителя подстанции необходимо иметь в виду сле­ дующее:

1) линии высокого напряжения 220 — 330 кв на подходе к подстанции длиною 2 — 3 км и напряжения 500 кв на под­ ходе длиною 5 км заземляются на каждой опоре, если тросы не используются для емкостного отбора или связи;

2)на линиях 150 кв и ниже изолированное крепление троса на изоляторе, шунтированном искровым промежутком (40 мм)., производится только на металлических и железо­ бетонных анкерных опорах;

3)‘ на линиях ПО кв и ниже, на деревянных опорах во всех случаях, а на металлических и железобетонных опорах

в некоторых случаях, грозозащитный трос вешается только на подходах к подстанциям, длина которого определяется условиями защиты подстанций от волн, набегающих с ли­ ний, и составляет 1 — 3 км,

24

Схема замещения трос — опоры представляет собой це- ■ почку, состоящую из активного сопротивления пролета тро­ са между опорами (і?тр) и сопротивления заземления опоры (Доп)- Индуктивностью пролетов троса для приближенного расчета пренебрегаем.

Сопротивление заземления системы трос — опоры при числе опор не менее 20 составляет

и при числе опор п<^20 [Л. 9]

Активное сопротивление стального троса (ДТр ом/км) зависит от тока, протекающего в нем при замыкании на зем­ лю, и приводится в табл. VI для разных марок стальных многопроволочных проводов. При неизвестном токораспределении между заземлителем подстанции и системой трос— опоры рекомендуется учитывать наибольшую величину со­ противления троса.

25

Для расчета заземлителя подстанции сопротивление си­ стемы трос — опоры берется при наиболее неблагоприятных

В табл. VII, по данным измерений в течение лета, при­ водятся примерные величины сопротивления заземления металлических оболочек кабелей напряжением 3— 6— 10 кв, отходящих от шин подстанции к потребителям, для грунта с удельным сопротивлением ро= 100 олш.

Учитывая, что схема замещения металлической оболочки кабеля аналогична системе трос — опоры, ее сопротивление заземления R при удельном сопротивлении грунта р может быть определено по формуле

I

где RQ —сопротивление заземления оболочки кабеля в грун­ те с удельным сопротивлением ро=100 омм.

В общем случае искусственный заземлитель подстанции состоит из вертикальных электродов, расположенных по контуру, охватывающему всю установку (как открытое, так и

*закрытое распределительное устройство), и горизонтальных полос. Полосы объединяют вертикальные электроды и обра­ зуют внутри контура сетку из параллельных и пересекаю­ щихся полос для подсоединения заземляемых элементов оборудования и конструкций и выравнивания потенциала по поверхности земли (рис. П-1).

Необходимая величина сопротивления растекания Ra ис­ кусственного заземлителя определяется из уравнения

26

где -/?доп — допустимая величина сопротивления заземлителя по «ПУЭ».

/

1

•э •

Рис. II-1. Искусственный заземлитель, подстанции из верти- ■кальных электродов и горизонтальных полос

В формуле (16) учитывается, что при протяженных ес­ тественных заземлителях взаимным влиянием поля искусст­ венного и естественного заземлителя можно пренебречь.

4. Нормирование защитного заземления станций и подстанций по допустимому напряжению

на теле человека

Требования к . сопротивлению защитных заземлений станций и подстанций в сетях с эффективно заземленной нейтралью по «ПУЭ», действующих в настоящее время, трудно выполнимы, в особенности при отсутствии естест­

27

венных заземлителей, в грунтах с большим удельным сопро­ тивлением, а при малогабаритных подстанциях даже и в хо­ роших грунтах.

Приводимые ниже исследования показали, что в грз'нте с удельным сопротивлением р—100 омм искусственный заземлитель из сетки и вертикальных электродов длиною l= S м может обеспечить сопротивление R = 1 ом при площа­

на теле человека, а разные величины тока однофазного короткого замыкания электрических установок в сетях с эффективно заземленной нейтралью приводят к неодина­ ковым условиям безопасности этих установок.

Кроме того, исследования показывают, что в ряде слу­ чаев допустимые напряжения на теле человека могут быть достигнуты при большей, чем нормированная ПУЭ, вели­ чине сопротивления защитного заземления (У? = 0,5 ом) и при меньшем расходе металла.

Учитывая все это в проекте «Руководящих указаний по заземляющим устройствам электроустановок напряже­ нием 0,38—750 кв», разрабатываемом в настоящее время, для сетей с эффективно заземленной нейтралью рекомен­ дуется расчет защитного заземления станций и подстанций производить по условию ограничения напряжения на теле человека до допустимой величины £/т и потенциала на заземлителе до величины не выше 10 кв,.

Допустимые напряжения на теле человека рекомендо­ ваны к нормированию в зависимости от длительности протекания тока замыкания на землю и приводятся в табл. VIII.

Расчетным током однофазного замыкания на землю в си­ стеме с эффективно заземленной нейтралью является дей­ ствующее значение периодической составляющей начально-

28