Сети класса напряжения выше 1000 В

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

При повреждении изоляции металлические части электроустановок и оборудования, обычно не находящиеся под напряжением, могут оказаться под полным рабочим напряжением. Прикосновение к ним человека связано с опасностью поражения электрическим током.

Одной из мер защиты людей в этих случаях является заземление, т. е. преднамеренное присоединение к земле металлических частей электрооборудования и электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции.

Защитная функция заземления

Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств.

Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель – представляет собой металлический проводник, находящийся в непосредственном соединении с землёй.

Заземляющими проводниками являются металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлением какой либо части электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством.

Напряжением относительно земли при замыкании на корпус называют напряжение между этим корпусом и точками земли, находящимися вне зоны токов в земле, но не ближе 20 м.

Сопротивление заземляющего устройства – это сумма сопротивлений, состоящие из сопротивления заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющих проводников.

Сопротивление заземлителя – отношение напряжения на заземлителе относительно земли к току, проходящему через заземлитель.

Искуственные и естественные заземлители

Искусственные заземлители применяют тогда, когда естественные заземлители не не удовлетворяют требования ПУЭ. В качестве естественных заземлителей используются: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, соединённые в стыках газо- или электросваркой; трубы артезианских скважин; металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надёжное соединение с землёй; различного рода трубопроводы, проложенные под землей.

Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей нефтепроводы бензопроводы газопроводы и м подобные.

Для искусственных заземлителей применяют отрезки угловой стали 50 мм. Длинной 2,5 – 3 метра, которые забивают вертикально в траншее глубиной 70 см., оставляя над поверхностью дна траншеи 10 см. заземлителя. К этим заземлителям приваривают, проложенную в траншее круглую сталь диаметром 10 – 16 мм. или полосовую сталь сечением мм. по всему контуру.

Сопротивление заземляющего устройства

По ПУЭ в электроустановках до 1000 В с глухим заземлением нейтрали сопротивление заземляющие устройства должно быть не боле 4 Ом. Для электроустановок выше 1000 В.с большими токами замыкания на землю сопротивление заземляющего устройство должно быть не более 0,5 Ом.

Монтаж заземляющего устройства

Все соединения в цепях заземлителей выполняют сваркой внахлёстку. Качество сварных швов проверяют осмотром, а прочность – ударом молотка массой 1 кг. Места сварки покрывают битумным лаком против коррозии.

Монтаж заземляющих и нулевых защитных проводников. Заземляющие проводники прокладывают горизонтально и вертикально по конструкциям зданий.

В сухих помещениях заземляющие проводники укладывают непосредственно по бетонным или кирпичным стенам с краплением полос под дюбель, а в сырых помещениях на подкладках на расстоянии не мене 10 мм. от стены.

Проводники крепят на расстояниях 600 – 1000 мм., на прямых участках, и 100 мм на поворотах, 400 – 600 мм от уровня пола. Заземляющие проводники к корпусам машин и аппаратов присоединяют под болт.

Сети класса напряжения до 1000 В

Система TN-C

В электрической сети данной конфигурации нейтральный вывод питающего силового трансформатора глухо заземлен, то есть электрически соединен с заземляющим контуром на трансформаторной подстанции. На всем протяжении от подстанции к потребителю нулевой и защитный проводник объединены в один общий – так называемый PEN-проводник.

Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля.

Данная сеть предусматривает «зануление» электроприборов - присоединение нулевого и защитного проводника к совмещенному проводнику PEN. Данная сеть является устаревшей и реализуется только в промышленности и в уличном освещении.

Зануление электроприборов в быту запрещено из-за опасности появления опасного потенциала на зануленных корпусах, поэтому такая сеть в старых постройках эксплуатируется исключительно в качестве двухпроводной – используется только нулевой и фазный проводники.

Система заземления TN-С:

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов), PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Система TN-C-S

Данная сеть отличается от предыдущей тем, что совмещенный проводник PEN разделяется в определенной точке, как правило, после входа в здание - на нулевой проводник N и защитный заземляющий проводник PE.

Сеть конфигурации TN-C-S наиболее распространенная в наше время. Данная сеть является одной из рекомендуемых систем согласно ПУЭ и может быть реализована на новых объектах.

Система заземления TN-C-S:

 

Система TN-S

Конфигурация данной электрической сети отличается от предыдущих тем, что предусматривает разделение совмещенного проводника еще на питающей подстанции, на всем протяжении линии нулевой и заземляющий проводники разделены.

Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Данная система применяется при строительстве новых объектов и является наиболее предпочтительной из всех имеющихся.

Система заземления TN-S:

Система TT

В данном случае нейтраль силового трансформатора также имеет глухое заземление, но электропроводка конечного потребителя заземляется от индивидуального заземляющего контура, не имеющего электрической связи с заземленной нейтралью трансформатора.

Данная система заземления рекомендуется к применению в случае неудовлетворительного состояния электрических сетей, в которых эксплуатация предусмотренного заземления может быть небезопасной.

В основном это сети TN-C, в которых не предусмотрено заземление в принципе, а также сети TN-C-S, которые не удовлетворяют требованиям ПУЭ относительно механической прочности совмещенного проводника, а также наличия его повторных заземлений.

Система заземления TT:

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, 3 — заземлитель открытых проводящих частей, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).

Система IT

Нейтрали силовых трансформаторов в сети данной конфигурации не заземлены, то есть, изолированы от заземляющего контура подстации. Защитный заземляющий проводник может подключаться к заземляющему контуру на подстанции либо непосредственно у потребителя к имеющемуся заземляющему контуру.

Система заземления IT:

1 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется), 2 — заземлитель, 3 — открытые проводящие части, 4 — заземляющее устройство, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).

Данная система заземления применяется для электроснабжения объектов, к которым предъявляются особые требования относительно безопасности и надежности. Это помещения электроустановок электростанций, подстанций, опасных производств, в частности горнодобывающей промышленности, взрывоопасные помещения и др.

Сети класса напряжения выше 1000 В

Электроустановки и сети класса напряжения 6, 10 и 35 кВ работают в большинстве случаев в режиме изолированной нейтрали. В связи с отсутствие заземления нейтрали замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием и не отключается защитой.

В случае наличия замыкания в сети данной конфигурации допускается ее непродолжительная работа, как правило, на время отыскания поврежденного участка и отделения его от сети. То есть при наличии замыкания в сети изолированной нейтралью потребители не теряют питание, а продолжают работать в прежнем режиме, за исключением поврежденного участка, в котором наблюдается неполнофазный режим – обрыв одной из фаз.

Опасность данной сети заключается в том, что в случае однофазного замыкания происходит растекание токов на землю от точки падения провода на 8 м на открытом пространстве и 4 м в помещениях. Человек, попавший в зону действия растекания данных токов, будет смертельно поражен электрическим током.

Нейтраль сетей 6 и 10 кВ может быть заземлена через специальные компенсирующие реакторы и дугогасящие катушки, которые позволяют компенсировать токи замыкания на землю. Данная система заземления сетей применяется в случае наличия больших токов замыкания на землю, которые могут быть опасны для электрооборудования данных сетей. Такая система заземления электрических сетей называется резонансной либо компенсированной.

Электрические сети класса напряжения 110 и 150кВ имеют эффективную систему заземления. При данной системе заземления большинство силовых трансформаторов электрической сети имеет глухое заземление нейтрали, а некоторые трансформаторы имеют нейтраль, разземленную через разрядники или ограничители перенапряжения. Выборочное разземление нейтралей позволяет снизить токи короткого замыкания в электрических сетях.

В результате расчетов, выбирается, на каких подстанциях следует разземлить нейтрали трансформаторов, чтобы обеспечить максимально эффективную работу электрической сети. Разземление нейтралей через разрядники или ОПН выполняется для того, чтобы защитить обмотку силовых трансформаторов от возможных перенапряжений.

Сети класса напряжения 220- 750 кВ работают в режиме глухозаземленной нейтрали, то есть в таких сетях все выводы нейтральных обмоток силовых трансформаторов и автотрансформаторов имеют электрическое соединение с заземляющим контуром подстанций.