Заземлення повітряних ліній електропередачі

ПЛ напругою понад 1000 В заземлюються в усіх РУ і біля секціонувальних комутаційних апаратів, де відключена лінія.

Допускається:

- ПЛ напругою 35 кВ і вищою з відгалуженнями – не заземлювати на підстанціях, підключених до цих відгалужень, за умови, що лінія заземлена з двох кінців, а на цих підстанціях заземлення встановлені за відключеними лінійними роз'єднувачами (з боку підстанції);

- ПЛ напругою від 6 до 20 кВ – заземлювати тільки в одному РУ або біля одного секціонувального апарату, чи на найближчій до РУ чи секціонувального апарату опорі. В решті РУ цієї напруги та біля секціонувальних комутаційних апаратів, де ПЛ вимкнено, допускається її не заземлювати за умови, що на ПЛ будуть встановлені заземлення між робочим місцем і цими РУ або секціонувальними комутаційними апаратами. На ПЛ зазначені заземлення слід встановлювати на опорах, що мають заземлювальні пристрої;

- на ПЛ напругою до 1000 В достатньо встановити заземлення тільки на робочому місці.

Під час пофазного ремонту ПЛ заземлювати в РУ провід відключеної фази забороняється.

Додатково до заземлень, зазначених у [5, п. 4.7.1], на робочому місці кожної бригади мають бути заземлені проводи всіх фаз, а в разі необхідності і троси.

На одноколових ПЛ заземлення на робочому місці необхідно встановлювати на опорі, на якій проводиться робота, або на сусідній. Допускається встановлення заземлень з обох боків дільниці ПЛ, на якій працює бригада, за умови, що відстань між заземленнями не перевищує 2 км.

Під час виконання робіт на проводах ПЛ в прольоті перетину з іншою ПЛ, яка перебуває під напругою, заземлення необхідно встановлювати на тій опорі, де проводиться робота.

Якщо в цьому прольоті підвішуються чи замінюються проводи або троси, то з обох боків від місця перетину заземлюються як підвішуваний, так і той, що замінюється, провід (трос).

Під час роботи на ізольованому від опори блискавкозахисному тросі або на конструкціях опори, коли вимагається наближення до цього тросу на відстань меншу 1,0 м, трос заземлюють.

Заземлення треба встановлювати в бік прольоту, в якому трос ізольований, або в цьому прольоті.

Якщо на цьому тросі передбачене плавлення ожеледі, то перед початком роботи трос має бути вимкнений і заземлений з тих боків, звідки на нього може бути подано напругу.

Перед розривом електричного кола на робочому місці (роз'єднання проводів, тросів, відключення секціонувального роз'єднувача) заземлення встановлюється з обох боків розриву.

Переносні заземлення слід приєднувати: на металевих опорах – до їхніх елементів, на залізобетонних і дерев'яних опорах із заземлювальними спусками – до цих спусків після перевірки їхньої цілості.

На залізобетонних опорах допускається приєднувати переносне заземлення до арматури або до металевих елементів опори, що мають металевий зв'язок з арматурою.

В електромережах напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю за наявності повторного заземлення нульового проводу допускається приєднувати переносні заземлення до нульового проводу.

Місця приєднання переносних заземлень до заземлювальних провідників або до конструкцій мають бути очищені.

На дерев'яних опорах, що не мають заземлювальних пристроїв, переносне заземлення на робочому місці можна приєднувати до спеціального заземлювача, заглибленого в ґрунт на глибину, не меншу ніж 0,5 м, або, залежно від місцевих умов, до заземлювачів інших типів.

На ПЛ напругою до 1000 В під час робіт, що виконуються з опор або з телескопічної вишки без ізолювальної секції, заземлення має бути встановлене як на проводі лінії, що ремонтується, так і на всі інші підвішені на цих опорах неізольовані проводи, у тому числі на проводи зв'язку, радіотрансляції і телемеханіки.

На ПЛ, в разі підвішування проводів на різних рівнях, заземлення встановлюється знизу вгору, починаючи з нижнього проводу, а в разі горизонтального підвішування – починаючи з найближчого проводу.

Під час робіт, що виконуються з опор, на проводах (тросах) ПЛ, що проходить в зоні наведеної напруги, або на відключеному колі багатоколової ПЛ, інші кола котрої перебувають під напругою, заземлення встановлюється на кожній опорі, де проводиться робота.

Якщо роботи проводяться на проводах (тросах) зоні наведеної напруги з телескопічної вишки або іншого механізму для підіймання людей, і якщо ці вишки або механізми не мають ізолювальної секції, то їх робочі площадки з'єднуються за допомогою переносного заземлення з проводом (тросом), а сама вишка чи механізм заземлюються. Провід (трос) в цьому разі має бути заземлений на найближчій опорі.

На ПЛ встановлювати переносні заземлення і вмикати заземлювальні ножі повинні два оперативні працівники (оперативно-ремонтні), один з яких – керівник робіт, з групою IV на ПЛ напругою понад 1000 В і з групою III – на ПЛ напругою до 1000 В, а другий працівник – член бригади, який має групу III. Знімати переносні заземлення допускається двом працівникам, які мають групу III.

Під час встановлення і зняття заземлень один з двох працівників, що виконують ці операції, має залишатися на землі та вести нагляд за іншим.

Відключати заземлювальні ножі дозволяється одному працівнику з групою з електробезпеки III з числа оперативних чи оперативно-ремонтних працівників.

Зберігання та облік заземлень

Комплекти переносних заземлень мають бути пронумеровані та зберігатися у відведених для цього місцях. Спеціальні місця для розвішування або укладання переносних заземлень мають бути позначені відповідно до номерів, що мають ці комплекти.

Встановлені переносні заземлення, ввімкнені заземлювальні ножі мають бути відображені на оперативній або мнемонічній схемі, в оперативному журналі та в наряді.

Всі переносні заземлення слід обліковувати за номерами зі вказівкою місць їх розміщення.

Модуль 4 Запобігання аваріям в електроустановках

Лекція 13 Проведення робіт щодо запобігання аваріям та ліквідація їхніх наслідків. Короткочасні роботи

У виняткових випадках короткочасні роботи, що не терплять зволікань, з усунення несправностей устаткування, які можуть призвести до аварії, допускається виконувати без наряду – за розпорядженням із записом в оперативний журнал:

- оперативним працівникам (в електроустановках напругою понад 1000 В – не менше ніж удвох);

- ремонтникам під наглядом чергового, якщо виписування та оформлення наряду призводить до затримки ліквідації наслідків аварії;

- ремонтникам під наглядом адміністративно-технічного працівника з групою V (в електроустановках напругою до 1000 В – з групою IV) у випадку зайнятості оперативних працівників, а також у разі відсутності місцевих чергових.

У разі відсутності адміністративно-технічних працівників, які мають право видавання нарядів або розпоряджень, право видавання наряду або розпорядження на роботу, метою якої є запобігання аварії або ліквідація її наслідків, надається оперативному працівнику з групою IV.

В усіх випадках під час робіт мають виконуватися всі організаційно-технічні заходи, що убезпечують працівників під час робіт.

Участь оперативних працівників у ліквідації аварій та їхніх наслідків (безпосередня, шляхом нагляду за працівниками під час робіт без наряду) дозволяється з відома старшого у зміні оперативного працівника. B разі відсутності зв'язку зі старшим у зміні оперативним працівником такий дозвіл не потрібен.

В разі проведення в електроустановках підприємств аварійних робіт черговими бригадами електропостачальних організацій необхідні видача наряду і оформлення допуску до робіт відповідно до вимог [5]. У таких випадках з метою найшвидшої ліквідації аварії в разі відсутності у цей момент на підприємстві працівників, які мають право видавання наряду, видавати його має право черговий чи оперативно-ремонтний працівник підприємства за вказівкою особи, відповідальної за електрогосподарство.

Лекція 14 Опір ізоляції. Захисне заземлення та занулення. Захисне вимикання та засоби захисту

Основними заходами захисту від ураження електричним струмом є:

- забезпечення недоступності струмовідних частин, що перебувають під напругою, для випадкового дотику;

- захист людей від ураження електричним струмом у разі ушкодження ізоляції, а також появи напруги на корпусах, кожухах та інших неструмовідних частинах електроустаткування;

- застосування спеціальних захисних засобів;

- організація безпечної експлуатації електроустановок.

Недоступність струмовідних частин, що перебувають під напругою, для випадкового дотику забезпечується такими засобами [7]:

- ізоляцією струмовідних частин;

- обгородженням струмовідних частин;

- розміщенням струмовідних частин електроустановок на недоступній висоті.

Вимоги до ізоляції електроустановок. Найважливішу роль у забезпеченні електробезпеки грає ізоляція електроустановок. Всі види електричної ізоляції повинні відповідати вимогам механічної міцності, нагрівостійкості, стійкості до впливу навколишнього середовища, електричної міцності на пробій підвищеною порівняно з номінальною напругою, мати досить великий опір.

Справна робота електроустановок та безпека обслуговування значною мірою залежать від стану ізоляції їх струмовідних частин. Стан ізоляції характеризується її електричною міцністю, діелектричними втратами та електричним опором.

Електрична міцність ізоляції визначається випробуванням її на пробій підвищеною (проти робочої) напругою, діелектричні втрати – спеціальними випробуваннями, опір ізоляції – за допомогою спеціальних приладів.

Стан ізоляції перевіряється перед вводом електроустановки в експлуатацію, а також періодично в процесі експлуатації в терміни, передбачені Правилами технічної експлуатації. При цьому в електроустановках понад 1000 В виконуються всі види випробувань ізоляції: випробування підвищеною напругою, визначення діелектричних втрат та вимірювання опору. В електроустановках до 1000 В контроль стану ізоляції обмежується вимірами її опору, а також випробуванням ізоляції деяких елементів мережі підвищеною напругою.

Контроль значення опору ізоляції електроустановок до 1000 В у першу чергу в мережах з ізольованою нейтраллю має пряме відношення до убезпечення працівників. В таких мережах небезпека ураження людини у разі дотику до проводу чи іншого предмета, що опинився під фазною напругою, залежить від опору ізоляції проводів відносно землі: чим більший опір ізоляції, тим менший струм проходитиме через людину. Тому дуже важливо підтримувати опір ізоляції на достатньому рівні, а отже своєчасно перевіряти її опір. Проводити виміри опору ізоляції повинні спеціалізовані електротехнічні лабораторії.

Наприклад, електроізоляційні матеріали за нагрівостійкістю класу А (просочені або занурені в рідкий електроізоляційний матеріал волокнисті матеріали з бавовни, шовку, целюлози тощо) допускають температуру нагрівання не вище 105 °С

Опір ізоляції нормується для ділянки мережі та повинен бути не менше:

10 МОм для вторинних кіл керування, захисту, вимірювання та сигналізації в електроустановках напругою вище 1 кВ;

5 МОм для вторинних кіл керування, захисту, сигналізації в релейно-контакторних схемах установок напругою до 1 кВ;

0,5 МОм для силових й освітлювальних електропроводок і РУ до 1 кВ.

Наведені норми відносяться до ізоляції кожної фази щодо землі, а також до ізоляції між фазами. Опір ізоляції кабельних, повітряних ліній та електроустаткування не нормується. Електрична міцність їхньої ізоляції випробовується підвищеною напругою.

Електричні апарати, вторинні кола й електропроводки напругою до 1 кВ відповідно до вимог ПУЕ піддаються випробуванням підвищеною напругою промислової частоти U_випр = 1 кВ. Силові кабельні лінії на напругу до 1 кВ випробовуються мегомметром на номінальну напругу 2500 В, причому одночасно вимірюється опір ізоляції та випробовується ізоляція на пробій підвищеною напругою.

Кабелі на напруги вище 1 кВ і до 35 кВ випробовуються підвищеною напругою випрямленого струму. Для кабелів з паперовою ізоляцією U_ном, U_випр: 6 – 36 кВ; 10 – 60 кВ; 35 – 175 кВ.

Тривалість випробування 5 хв.

Щоб мати уявлення про опір ізоляції всієї електричної мережі (а не окремих ділянок), вимірювання виконуються під робочою напругою з увімкненими електроприймачами (рис. 14.1).

На рисунку 14.2, а наведена схема контролю ізоляції за допомогою трьох вольтметрів, яка застосовується в мережах напругою до 1 кВ; на рисунку 14.2, б – схема вмикання земляних вольтметрів у мережі напругою вище 1 кВ через вимірювальні трансформатори напруги. При нормальному стані ізоляції всіх фаз всі три вольтметри показують однакову напругу щодо землі . При зниженні ізоляції якої-небудь фази показання відповідного вольтметра зменшуються, а двох інших – збільшуються (див. рис. 4.6). При замиканні фази на землю відповідний вольтметр покаже нульове значення напруги щодо землі, у той час як два інших – величини лінійних напруг двох інших фаз.

Рисунок 14.1 – Схема вмикання мегомметра в трифазній мережі

а – схема контролю ізоляції за допомогою 3 вольтметрів у мережах до 1 кВ;

б – у мережах вище 1 кВ

Рисунок 14.2 – Схеми контролю ізоляції мережі за допомогою трьох вольтметрів

Обгородження струмовідних частин передбачається конструкцією електрообладнання і є складовою частиною останнього. Корпуси, кожухи, оболонки багатьох типів електричних машин, апаратів та приладів надійно захищають струмовідні частини від випадкового дотику до них. При спорудженні електроустановок незахищені шини та проводи, а також прилади, апарати, розподільні щитки тощо, струмовідні частини, що доступні для дотикання, поміщуються у спеціальні камери, шафи, що закриваються суцільними або сітчастими огородженнями.

Суцільні огородження обов'язкові для електроустановок, що розташовані в місцях, де можуть перебувати люди, які не пов'язані з обслуговуванням електроустановок.

Сітчасті огородження застосовуються в електроустановках, до яких мають доступ тільки електротехнічні працівники.

Розміщення струмовідних частин на недоступній для дотику висоті здійснюється в тих випадках, коли ізоляція або огородження їх стає неможливим та недоцільним. Очевидно, що проводи повітряних ліній електропередачі обгороджувати або ізолювати недоцільно, оскільки під впливом атмосфери така ізоляція швидко руйнується, тому на повітряних лініях електропередачі застосовуються, як правило, голі проводи. Хоч останнім часом все ширше застосовуються самонесучі ізольовані проводи ліній електропередачі напругою до 1000 В, які мають низку переваг перед лініями з голими проводами.

Захист від ураження електричним струмом у разі ушкодження ізоляції. Для усунення небезпеки ураження електричним струмом у разі порушення ізоляції та появи напруги на корпусах, кожухах та інших неструмовідних частинах електроустановок застосовуються такі захисні засоби:

- захисне заземлення;

- занулення;

- захисне відключення;

- застосування малої напруги;

- захисне розділення мережі;

- подвійна ізоляція;

- вирівнювання потенціалів.

В електроустановках застосовуються три види заземлення.

Захисне заземлення передбачаєтеся для усунення небезпеки ураження електричним струмом у разі дотику до корпусу та інших металевих неструмовідних частин електроустановки, що опинилася під напругою.

Робоче заземлення передбачається для нормального режиму електроустановки. Робоче заземлення здійснюється безпосередньо або через спеціальні апарати – пробивні запобіжники, розрядники, резистори тощо.

Заземлення для захисту від дії атмосферної електрики передбачається для заземлення блискавковідводів, розрядників тощо.

Захисне заземлення – навмисне електричне з'єднання із землею або її еквівалентом металевих неструмовідних частин, які можуть опинитись під напругою в результаті замикання на корпус або з інших причин.

Замикання на корпус – це випадкове електричне з'єднання струмовідної частини з металевими неструмовідними частинами електроустановки в результаті ушкодження ізоляції, попадання проводу, що перебуває під напругою, на неструмовідні частини тощо.

Захисне заземлення застосовується в усіх електроустановках понад 1000 В незалежно від режиму роботи нейтралі, а в електроустановках до 1000 В – в електричних мережах з ізольованою нейтраллю (рис. 14.3)

Принцип дії захисного заземлення – зниження напруги між корпусом електроустановки і землею до безпечного значення. Розглянемо мережу до 1000 В з ізольованою нейтраллю.

Якщо корпус електрообладнання не заземлений і сталося пошкодження ізоляції, тобто є контакт із фазою, то дотик до такого корпусу рівносильний дотику до фази. В такому випадку струм, що проходить крізь тіло людини, визначається виразом:

, (14.1)

де U_ф – фазна напруга мережі, В;

R_h – опір людини, Ом;

R_в – опір взуття людини, Ом;

R_п – опір підлоги (основи), на якій стоїть людина, Ом;

R_із – опір ізоляції однієї фази відносно землі, Ом.

а – мережа з ізольованою нейтраллю до та понад 1000 В; б – мережа із заземленою нейтраллю понад 1000 В;

1 – заземлювальне обладнання; 2 – заземлювач захисного заземлення;

3 – заземлювач робочого заземлення.

Рисунок 14.3 – Принципові схеми захисного заземлення

При малому опорі взуття, підлоги та ізоляції проводів відносно землі напруга дотику може сягати великих значень, внаслідок чого струм, що проходить крізь людину, може досягати небезпечних значень.

Якщо ж корпус заземлений (як показано на рис. 14.4), то струм, що проходить крізь людину при R_в = R_n = 0, можна визначити таким чином.

Із заземленого корпусу струм стікає в землю крізь заземлювач (І_заг) та крізь людину (І_h). Загальний струм визначається виразом:

, (14.2)

де R_заг – загальний опір паралельно з'єднаних опорів заземлення (R_з) та людини (R_h):

. (14.3)

Рисунок 14.4 – Схема захисного заземлення

Виходячи зі схеми (рис. 14.4), можна написати:

. (14.4)

Із цього виразу струм, що проходить крізь людину, буде:

. (14.5)

Підставивши в рівняння (14.5) значення R_заг, отримаємо вираз:

. (14.6)

При малому значенні R_з в порівнянні з R_h і R_із цей вираз спроститься:

. (14.7)

Підставивши в цей вираз реальні значення наведених величин, можна переконатися, що за такого випадку напруга дотику буде незначна, а струм, що проходить крізь людину, буде безпечним для людини.

Для цього випадку в мережі з лінійною напругою U_л = 380 В та опором пошкодженої ізоляції фази R_із = 90000 Ом = 90 кОм при опорі людини R_h = 1000 Ом, струм, що проходить крізь людину, буде:

А = 0,15 мА.

Напруга дотику також буде незначною: U = 0,15 В.

Згідно з ПУЕ опір заземлюючого пристрою для електроустановок до 1000 В повинен бути не більше 4 Ом, для електроустановок вище 1000 В – не більше 0,5 Ом.

При таких величинах опору заземлюючого пристрою напруга корпуса відносно землі буде невеликою і дотик до корпуса буде безпечним.

Заземлювальним пристроєм називається сукупність заземлювача (провідника, електрода) або сукупність з'єднаних між собою провідників (електродів), які забиті у землею, та заземлювальних провідників, які з'єднують із заземлювачем частини, що заземлюються [7].

Заземлювачі бувають штучні, тобто ті, які виконуються спеціально з метою заземлення, і природні – електропровідні частини комунікацій, будівель і споруд виробничого чи іншого призначення, що перебувають у землі та використовуються з метою заземлення.

Для штучних заземлювачів слід застосовувати сталь, при цьому вони повинні бути пофарбовані.

Найменші розміри стальних штучних заземлювачів:

Діаметр круглих (пруткових) заземлювачів, мм: неоцинкованих 10

Оцинкованих 6

Переріз прямокутних заземлювачів, мм² 48

Товщина прямокутних заземлювачів, мм 4

Товщина полок кутової сталі, мм 4

Не слід розміщувати заземлювачі в місцях, де земля підсушується під дією тепла трубопроводів тощо.

У випадку небезпеки корозії заземлювачів необхідно вжити один із таких заходів:

- збільшити переріз заземлювачів з урахуванням розрахункового строку їх служби;

- застосувати оцинковані заземлювачі; застосувати електрозахист.

Як природні заземлювачі можуть використовуватися:

- прокладені в землі водопровідні та інші металеві трубопроводи (за винятком трубопроводів горючих рідин, горючих або вибухонебезпечних газів);

- обсадні труби артезіанських свердловин, шурфів тощо; металеві конструкції та арматура залізобетонних конструкцій будівель і споруд, які мають з'єднання із землею;

- металеві шпунти гідротехнічних споруд;

- свинцеві оболонки кабелів, прокладених в землі;

- заземлювачі опор ПЛ, з'єднані із заземлювальним пристроєм електроустановки за допомогою блискавкозахисного троса, якщо трос не ізольований від опори;

- нульові проводи ПЛ до 1 кВ із повторними заземленнями в кількості ПЛ не більше двох.

Заземлювачі повинні бути пов'язані з магістралями заземлень не менше ніж двома провідниками, приєднаними до заземлювача в різних місцях.

Приєднання заземлювального обладнання до магістралей заземлення, тобто до головного заземлювального провідника, що йде від заземлювача, здійснюється за допомогою окремих провідників. При цьому послідовне з'єднання заземлювального обладнання не допускається.

З'єднання заземлювальних провідників між собою, а також із заземлювачами і заземлювальними конструкціями виконується, як правило, зварюванням, а до корпусів машин, апаратів та іншого обладнання – зварюванням або за допомогою болтів.

Обладнання, що підлягає заземленню – це металеві неструмовідні частини електрообладнання, які внаслідок несправності ізоляції можуть опинитися під напругою і до яких можливий дотик людей і тварин.

Заземлення або занулення електроустановок слід виконувати: за напруги 380 В і більше змінного струму та 440 В і більше постійного струму – в усіх електроустановках, за напруги 42 В і більше змінного струму та 110 В і більше постійного струму тільки в приміщеннях із підвищеною небезпекою; у вибухонебезпечних приміщеннях – за будь-яких значень напруги постійного і змінного струму.

Заземленню підлягають: металеві корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників, ручних інструментів; приводи електричних апаратів, роз'єднувачів, вимикачів; каркаси щитів, пультів, шаф; металеві конструкції розподільних установок; металеві кабельні конструкції, корпуси, кабельних муфт, металеві оболонки та броня силових і контрольних кабелів, стальні труби електропроводок тощо.

Заземленню не підлягають: арматура ізоляторів усіх типів; освітлювальна арматура, яка встановлена на дерев'яних опорах ПЛ; електроприймачі з подвійною ізоляцією; рейкові колії (крім кранових), що виходять за територію промислового підприємства, електростанції, підстанції; знімні частини і такі, що відчиняються, які розміщені на заземлених каркасах, огородженнях, шафах тощо.

Занулення – це навмисне електричне з'єднання із нульовим захисним проводом металевих неструмовідних частин, які можуть опинитись під напругою внаслідок замикання на корпус або за інших причин.

В електричних мережах до 1000 В із глухозаземленою нейтраллю (звичайно це мережі напругою 660/380 В, 380/220 В і 220/127 В) застосовується занулення.

Принципова схема заземлення показана на рисунку 14.5. Занулення призначено для усування небезпеки ураження електричним струмом у разі дотику до корпусу та інших неструмовідних металевих частин електроустановки, яка опинилася під напругою внаслідок замикання на землю. Вирішується ця задача іншим шляхом, ніж у випадку захисного заземлення: швидким вимиканням від мережі пошкодженої електроустановки. З моменту виникнення замикання на корпус і до відключення електроустановки від мережі занулення виконує функцію захисного заземлення, тобто знижує напругу дотику до безпечних значень.

Принцип дії занулення — перетворення замикання на корпус в однофазне коротке замикання (тобто замикання між фазним та нульовим проводами) з метою викликати струм, значно більший, ніж робочий, спроможний забезпечити спрацювання захисту і тим самим автоматично відключити ушкоджену електроустановку від мережі. Таким захистом можуть бути:

- плавкі запобіжники або автоматичні вимикачі з комбінованими тепловими та електромагнітними розчіплювачами, які захищають одночасно від перевантажень і від струмів короткого замикання;

- магнітні пускачі з убудованим тепловим захистом від перевантажень для дистанційного пуску та зупинки електродвигунів;

- контактори в поєднанні з тепловим реле, які здійснюють захист від перевантажень.

1 – корпус споживача електроенергії; 2 – апарати захисту від струмів короткого замикання (запобіжники, автомати тощо), опір повторного заземлення нульового захисного провідника, І_кз – струм однофазного короткого замикання; R₀ – опір нейтралі джерела струму; R_п.з – опір повторного заземлення