Заземляющее устройство определение: Что такое заземляющее устройство? | Элкомэлектро

Содержание

Что такое заземляющее устройство? | Элкомэлектро

Электролаборатория » Вопросы и ответы » Что такое заземляющее устройство?

Заземление – это намеренное соединение элементов электроустановки с заземляющим устройством. Заземляющее устройство является неотъемлемой составляющей любой электрической установки мощностью 1 кВ и выше. Представляет собой совокупность заземляющих проводников и заземлителя. Заземлитель находится непосредственно в контакте с землей и соединяет с ней части электроустановки. Для того, чтобы обеспечить быстрое стекание на землю замыкания или тока пробоя, сопротивление заземляющего устройства необходимо как можно более низкое. Это также необходимо для быстрого срабатывания защитных реле при их наличии.

В первую очередь условия работы устройства заземления определяются удельным сопротивлением земли, а также электрическими параметрами защитных и заземляющих проводников. Сопротивление земли необходимо тщательно учитывать в каждом отдельном случае, так как разница на тех или иных участках может составлять до 100 тысяч раз.

В зависимости от целевого назначения, заземляющие устройства бывают рабочие, защитные и грозозащитные.

Защитные устройства необходимы для защиты людей от поражающего действия электротока при непредвиденном замыкании фазы на нетоковедущие части электрической установки.

Рабочие устройства предназначены для обеспечения необходимого режима функционирования электроустановки в любых условиях — как в нормальных, так и чрезвычайных.

Грозозащитные заземляющие устройства необходимы для заземления тросовых и стержневых громоотводов. Их задача – отвод тока молнии в землю.

Заземляющие устройства электроустановок во многих случаях могут выполнять одновременно несколько функций – к примеру, быть и рабочим и защитным.

При сдаче в эксплуатацию заземляющего устройства монтажная организация должна предоставить всю необходимую документацию в соответствии с нормами и правилами. Основным документом является

паспорт заземляющего устройства – документ, который содержит всю информацию о параметрах ЗУ и в который впоследствии будут заноситься все изменения.

Такие изменения часто касаются результатов обслуживания, когда осуществляется проверка заземляющих устройств

Измерение сопротивления контура заземления проводится многофункциональным прибором MRU-101.

Результаты осмотра и возможного ремонта заносятся в паспорт заземляющего устройства. Также часто необходимо проведение проверки технического состояния устройства с осуществлением замеров сопротивления. По результатам такого обследования составляется протокол заземляющего устройства.

48.Типы заземляющих устройств. Их преимущества и недостатки.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого устройства различают 2 типа заземляющих устройств:

выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство:

    • заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземление называют также сосредоточенным;

    • Недостаток: отдалённость заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего коэффициент прикосновения α1 = 1. Поэтому этот тип заземления применяется лишь при малых токах замыкания на землю и, в частности, в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения (с учётом ): ;

    • Достоинство: возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п).

Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнтуть: при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории; при весьма высоком сопротивлении земли на данной территории (например, скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли; при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках и т. п.).

Контурное заземляющее устройство:

    • о диночные заземлители размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки;

    • часто одиночные заземлители распределяются по всей площадке равномерно, и поэтому контурное заземление называется также распределёнными;

    • безопасность обеспечивается за счёт выравнивания потенциала на защищаемой территории до такой величины, чтобы максимальные значения напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых значений. Это достигается путём соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории;

    • и зменение потенциала в пределах контура происходит плавно, при этом Uприкосновения и Uшага имеют небольшие значения; за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад потенциала;

    • чтобы исключить опасные шаговые напряжения, которые особенно выскои при больших токах замыкания на землю, по краям контура за его пределами, в первую очередь в местах проходов и проездов, укладываются в землю на различной глубине дополнительные стальные полосы. Благодаря этому спад потенциала происходит по пологой кривой.

    • Достоинство: низкие значения Uшага и Uприкосновения в пределах контура и за его пределами в случае использования дополнительных стальных полос;

    • Недостаток: заземляющий контур не может быть вынесен за пределы защищаемой зоны (где могут быть лучшие условия для размещения заземляющего контура — например, меньшее сопротивление грунта).

49. Определение необходимого сопротивления заземляющего устройства. Нормирование защитного заземления.

ПУЭ ограничивают наибольшие сопротивления защитного заземления:

  • — для электроустановок U<1000 В

  • -при общей мощности генераторов или трансформаторов в сети питания не больше 100кВт – 10 Ом -в других случаях – 4 Ом

  • — для электроустановок U<1000 В

  • -при эффективно заземленной нейтрали сети питания – 0,5 Ом

  • — при изолированной нейтрали сети питания ≤ 10 Ом

Диагностика систем молниезащиты | Хит Лайн


Компания ХИТ ЛАЙН предлагает свои услуги по комплексной диагностике систем молниезащиты (МЗ), и электромагнитной обстановки (ЭМО) на промышленных объектах, жилых и общественных зданиях.

Инструментальное обследование Молниезащиты включает в себя комплексную оценку эксплуатационного состояния заземляющего устройства в соответствии с требованиями НТД  (РД 153-34.0-20.525-00, СО 34.35.311-2004, СТО-56947007-29.240.044-2010, СТО 56947007-29.130.15.105-2011) как по условиям электромагнитной совместимости, так и по условиям электробезопасности. Основной задачей диагностики Молниезащиты является выявление проблем, которые могут привести к повреждению или неправильной работе систем защиты, измерения, управления и связи, а также к поражению персонала электрическим током. При выполнении работ предусматривается составление протоколов измерений, выполнение паспортов Молниезащиты в полном соответствии с действующей нормативно-технической документацией. При необходимости, разрабатываются рекомендации по модернизации или реконструкции Молниезащиты, вплоть до подготовки рабочего проекта.


Виды работ, выполняемые при обследовании МЗ:

выполняются все или часть приведённых пунктов, в зависимости от необходимости

  • Определение сопротивления Молниезащиты (сопротивление растеканию МЗ) объекта
  • Определение удельного сопротивления грунта методом ВЭЗ
  • Определение качества связи электроаппаратов, конструкций, сооружений с общей Молниезащитой объекта
  • Определение качества присоединения к заземлителю (переходное сопротивление)
  • Определение схемы Молниезащиты, без вскрытия грунта
  • Определение коррозионного состояния заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта
  • Определение напряжения прикосновения и шага
  • Определение разностей потенциалов на промышленной частоте, возникающих между различными точками объекта при коротком замыкании в сетях 0,4-750 кВ
  • Определение разностей потенциалов на высокой частоте (ВЧ-составляющая тока Короткого Замыкания), возникающих между различными точками объекта при коротком замыкании в сетях 110-750 кв
  • Определение разностей потенциалов между различными точками объекта при молниевых разрядах
  • Определение импульсных сопротивлений заземляющих устройств молниеотводов


Инструментальное определение Электро Магнитной Обстановки  объекта проводится с использованием парка современных приборов, позволяющего определять уровни всех основных видов электромагнитных помех, присутствующих на объектах. Определение ЭМО включает в себя диагностику Заземляющего Устройства, но не сводится к ней, поскольку воздействие помех на аппаратуру не обязательно происходит через заземляющее устройство. Осуществляется составление протоколов измерений, схем заземления и молниезащиты, технического отчёта по ЭМО на объекте. При необходимости, разрабатываются рекомендации по улучшению ЭМО и решению проблем электромагнитной совместимости.


Виды работ, выполняемые при комплексном обследовании ЭМО:

выполняются все или часть приведённых пунктов, в зависимости от необходимости

  •  Определение сопротивления заземляющего устройства (сопротивление растеканию ЗУ) объекта
  • Определение удельного сопротивления грунта методом ВЭЗ
  • Определение качества связи электроаппаратов, конструкций, сооружений с общим ЗУ объекта
  • Определение схемы ЗУ (без вскрытия грунта)
  • Определение коррозионного состояния заземляющего устройства (выборочное вскрытие грунта)
  • Определение напряжения прикосновения и шага
  • Определение разностей потенциалов на промышленной частоте, возникающих между различными точками объекта при КЗ в сетях 0,4-750 кВ
  • Определение разностей потенциалов на промышленной частоте, которые могут быть приложены к изоляции вторичных цепей и входам МП аппаратуры
  • Определение разностей потенциалов на высокой частоте (ВЧ-составляющая тока КЗ), возникающих между различными точками объекта при КЗ в сетях 110-750 кВ. Определение разностей потенциалов на высокой частоте, которые могут быть приложены к изоляции вторичных цепей и входам МП аппаратуры. Определение коэффициента ослабления ВЧ-помех заземлёнными экранами кабелей и заземлёнными проводящими элементами кабельных конструкций
  • Определение разностей потенциалов между различными точками объекта при молниевых разрядах. Определение импульсных помех, воздействующих при молниевых разрядах не изоляцию вторичных цепей и входы МП аппаратуры. Определение коэффициента ослабления импульсных помех заземлёнными экранами кабелей и заземлёнными проводящими элементами кабельных конструкций. Определение существования опасности перекрытия (вторичного молниевого разряда) с заземления молниеприемником на проводящие коммуникации (силовые и контрольные кабели)
  • Определение помех возникающих на входах МП аппаратуры при проведении коммутаций в силовых сетях 0,4-750 кВ
  • Определение помех возникающих на входах МП аппаратуры в нормальном режиме работы объекта
  • Измерение магнитных полей в нормальном режиме объекта
  • Определение магнитных полей промышленной частоты при КЗ в сетях 0,4-750 кВ
  • Определение импульсных магнитных полей при молниевых разрядах
  • Экспресс-оценка качества электроснабжения переменным током
  • Экспресс-оценка качества электроснабжения постоянным током
  • Определение уровня электростатического потенциала в помещениях с МП аппаратурой
  • Определение схемы молниезащиты объекта
  • Анализ уровня помехоустойчивости МП аппаратуры и соответствия требованиям НТД
  • Измерение сопротивления изоляции кабелей
  • Измерения сопротивления петли «фаза-ноль»


Работы по  МЗ и ЭМО проводятся в соответствии со следующей НТД:
  • Правила устройства электроустановок. 6-е изд.
  • Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. Главы 7.5, 7.6, 7,10. – 7-е изд.
  • Методические указания по контролю заземляющих устройств электроустановок. РД 153-34.0-20.525-00.
  • Методические указания по определению электромагнитной обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях. СО 34.35.311-2004
  • Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. СТО-56947007-29.240.044-2010
  • Руководство по обеспечению электромагнитной совместимости вторичного оборудования и систем связи электросетевых объектов, Стандарт организации, СТО-56947007-29.240.043-2010
  • Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 6-750 кВ, СТО 56947007-29.130.15.114-2012.
  • Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств, СТО 56947007-29.130.15.105-2011
  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и коммуникаций. СТО Газпром 2-1.11-170-2007
  • СТО Газпром 2-1.11-172-2007 Методика по проведению экспертизы основных производственных объектов ОАО «Газпром» на соответствие нормативным требованиям электромагнитной совместимости
  • СТО Газпром 2-1.11-290-2009 Положение по обеспечению электромагнитной совместимости производственных объектов ОАО «Газпром». 

Заземляющие устройства электроустановок — презентация онлайн

Заземляющие устройства
электроустановок
Лекция № 5
по курсу
Электромагнитная совместимость
в электроэнергетике
Нестеров С.В.1

2. Определения (из Правил устройства электроустановок)

Заземляющее устройство (ЗУ) — совокупность
заземлителя и заземляющих проводников.
1.7.19.
Заземлитель — проводящая часть или
совокупность соединенных между собой проводящих
частей, находящихся в электрическом контакте с
землей непосредственно или через промежуточную
проводящую среду.
1.7.15.
Заземляющий проводник — проводник,
соединяющий заземляемую часть (точку) с
заземлителем.
1.7.18.
2

3. Заземляющее устройство подстанции 220/110 кВ

Выполнено: горизонтальные элементы ЗУ – полосовая сталь 40х4 мм2
Вертикальные электроды – круглая сталь диаметром 12 мм
Глубина расположения горизонтальных элементов – 0,5 м
3
• Искусственный заземлитель — заземлитель,
специально выполняемый для целей
заземления.
• Естественный заземлитель — сторонняя
проводящая часть, находящаяся в
электрическом контакте с землей
непосредственно или через промежуточную
проводящую среду, используемая для целей
заземления.
4

5. Заземляющее устройство подстанции 110/35/6 кВ

5
Назначение заземляющего устройства
электроустановок высокого напряжения
1. Обеспечение безопасной работы обслуживающего персонала –
выравнивание потенциалов
2. Обеспечение действия релейных защит от замыканий
3. Рабочее заземление нейтралей электрических сетей
4. Обеспечение допустимых напряжений на изоляции вторичного
оборудования – уравнивание потенциалов
5. Отвод в землю токов при работе средств молниезащиты и
устройств защиты от перенапряжений
6. Снижение высокочастотных помех и помех промышленной частоты,
воздействующих на устройства связи, релейной защиты и автоматики
7. Защита от статического электричества
6

7. Выравнивание потенциалов на территории электроустановки для снижения напряжений прикосновения и шага

7

8. Зависимость допустимого напряжения прикосновения от времени воздействия (ГОСТ 12.1.038)

500
0,1; 500
450
0,2; 400
400
350
300
250
0,5; 200
200
0,7; 130
150
1-5; 65
1; 100
100
50
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
8

9. Возникновение потенциалоповышающего тока при замыкании на землю в сети

9

10. Потенциал на ЗУ, вынос потенциала

• При стекании тока с ЗУ на нем возникает потенциал
Uзу = Iпп х Rзу,
где Iпп – потенциалоповышающий ток (стекающий с ЗУ
в энергосистему), Rзу – сопротивление ЗУ в месте
ввода тока
• Возникающий потенциал прикладывается к изоляции
кабелей, заходящих на территорию электроустановки
из зоны меньшего потенциала
• Возникающий на ЗУ потенциал может быть вынесен
с территории электроустановки заземленными на ней
коммуникациями (кабели, изолированные
трубопроводы и т.п.)
10

11. Работа ЗУ при несимметричных КЗ

11

12. Неэквипотенциальность ЗУ

Неэквипотенциальность ЗУ – наличие разных потенциалов в
разных точках одного ЗУ.
ПРИЧИНА ВОЗНИКНОВЕНИЯ
• Элементы заземляющего устройства обладают продольным
сопротивлением, зависящим от частоты и величины тока
• Ток, протекая по элементам ЗУ, создает на нем перепады
потенциалов
• Степень неэквипотенциальности зависит от параметров
элементов ЗУ, их конфигурации, удельного сопротивления
грунта, частоты тока
ПОСЛЕДСТВИЯ
• Возникающие разности потенциалов прикладываются к
изоляции кабелей вторичных цепей, к изоляции
гальваноразвязки устройств РЗиА
• Возникающие разности потенциалов по ЗУ приводят к
протеканию нежелательных токов (в экранах кабелей,
заземленных с двух концов; в трубопроводах; по элементам
металлических ограждений и т.п.)
12
Возникновение на ЗУ токов и напряжений
промышленной частоты
(зона подъема потенциала распределена
по территории ЗУ)
13
Возникновение на ЗУ токов и напряжений высокой частоты
(зона подъема потенциала локализована
вокруг места ввода ВЧ тока в ЗУ)
14

15. Модель ЗУ для расчета неэквипотенциальности

Размеры ЗУ 250 х 250 м, шаг сетки 25 м
Удельное сопротивление грунта 100 Омм
Ток вводится в центр сетки, величина тока 10 кА
Частота тока 50 Гц, 1 кГц, 100 кГц
15
Распределение потенциала по ЗУ при разной частоте тока
f = 50 Гц
F = 5 кГц
16

17. Неэквипотенциальность ЗУ при разной частоте вводимого тока

100000
Потенциал на ЗУ, В
50 Гц
10000
1000 Гц
100 кГц
1000
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
17
Распределение потенциалов и продольных токов ПЧ по ЗУ
18

19. Проектирование ЗУ

Производится в соответствии с Правилами устройства
электроустановок (ПУЭ), глава 1.7
Проектируемое ЗУ электроустановок напряжением выше 1 кВ в
сетях с эффективно заземленной нейтралью должно
удовлетворять требованиям (некоторые параграфы ПУЭ):
1.7.89. Напряжение на заземляющем устройстве при
стекании с него тока замыкания на землю не должно, как
правило, превышать 10 кВ. Напряжение выше 10 кВ
допускается на заземляющих устройствах, с которых
исключен вынос потенциалов за пределы зданий и внешних
ограждений электроустановок. При напряжении на
заземляющем устройстве более 5 кВ должны быть
предусмотрены меры по защите изоляции отходящих
кабелей связи и телемеханики и по предотвращению выноса
опасных потенциалов за пределы электроустановки.
19

20. Проектирование ЗУ

1.7.90. Заземляющее устройство, которое выполняется с
соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь
в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом
сопротивления естественных и искусственных заземлителей.
В целях выравнивания электрического потенциала и
обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю
на территории, занятой оборудованием, следует прокладывать
продольные и поперечные горизонтальные заземлители и
объединять их между собой в заземляющую сетку.
1.7.91. Заземляющее устройство, которое выполняется с
соблюдением требований, предъявляемых к напряжению
прикосновения, должно обеспечивать в любое время года при
стекании с него тока замыкания на землю значения напряжений
прикосновения, не превышающие нормированных (см. ГОСТ
12.1.038). Сопротивление заземляющего устройства при этом
определяется по допустимому напряжению на заземляющем
устройстве и току замыкания на землю.
20

21. Эксплуатация ЗУ

• Во время эксплуатации ЗУ возможны повреждения
его элементов вследствие грунтовой коррозии,
проведения земляных работ и т.п.
• Реконструкция, капитальный ремонт подстанции
требует проведения полного или частичного
обследования (диагностики) ЗУ
21
НГТУ
Грунтовая коррозия элементов заземляющего устройства
Круглая сталь диаметром 16 мм
Стальная полоса сечением 4 х 40 мм2
23

24. Диагностика ЗУ


Производится не реже 1 раза в 12 лет
Нормативные документы, определяющие объем
производимых измерений при диагностике ЗУ:
1. РД 153-34.0-20.525-00 Методические указания по
контролю состояния заземляющих устройств
электроустановок
2. CО 34.35.311-2004 Методические указания по
определению электромагнитных обстановки и
совместимости на электрических станциях и
подстанциях
24

25. Задачи диагностики ЗУ


Определение потенциала на ЗУ при КЗ на землю
Определение разностей потенциалов по территории ЗУ (например, между
РЩ и местом короткого замыкания она не должна превышать
испытательного значения для изоляции контрольных кабелей вторичной
коммутации)
Определение уровней импульсных помех, связанных с подъемом
потенциала при коротком замыкании, коммутациях силового
оборудования и ударах молнии
Определение термической стойкости элементов ЗУ протеканию токов КЗ
Определение коррозионного состояния элементов ЗУ
Определение реальной (исполнительной) схемы ЗУ
Определение напряжений прикосновения
В итоге: выдача рекомендаций по ремонту или реконструкции ЗУ,
нацеленных на приведение параметров ЗУ к требуемым по нормам по
ЭМС и электробезопасности
25
Рекомендации по ремонту заземляющего устройства на ОРУ 500 кВ26

27. Расчет ЗУ

• При проектировании, реконструкции, ремонте
ЗУ требуется проведение численного расчета
параметров ЗУ
• Расчет по аналитическим выражениям
возможен только для простейших
заземлителей в однородных грунтах
• Расчет сложных заземляющих систем в
неоднородных грунтах требует применения
специализированного ПО
27

28. Расчет простейших заземлителей

Сопротивление вертикального электрода длиной l и диаметром d в
однородном грунте с удельным сопротивлением р:
4l
R
ln
2 l d
Эмпирическая формула для расчета сопротивления заземляющего
устройства площадью S в однородном грунте
0.5
R
S
28
29

30. Программа расчета заземляющих систем PARSIZ


Программа позволяет рассчитать систему заземляющих устройств
произвольной конфигурации в грунтах с вертикальной неоднородностью
удельного электрического сопротивления. Количество слоев модели грунта
до 5.
• Особенности расчетной модели позволяют повысить точность расчета
токораспределения по элементам ЗУ и, как следствие, напряжений
прикосновения. В программе реализован учет материала элементов ЗУ и
наземных коммуникаций (сталь, медь, алюминий). В модель заземляющего
устройства могут входить изолированные от грунта проводники (например,
экраны кабелей, воздуховоды, трубы системы пожаротушения, элементы
порталов и конструкций аппаратов и т.п.).
• В результате расчета определяется:
1. Сопротивление заземляющего устройства.
2. Продольное токораспределение по элементам ЗУ и металлическим
коммуникациям, что позволяет оценить их термическую стойкость к токам
КЗ.
3. Потенциал на ЗУ при стекании с него тока КЗ.
4. Распределение потенциалов по элементам ЗУ с учетом
неэквипотенциальности, что позволяет оценить напряжения,
прикладываемые к изоляции кабелей вторичных цепей.
5. Потенциалы на поверхности грунта и на любой глубине.
6. Ожидаемые напряжения прикосновения.
30
7. Напряжения прикосновения.
J5 J реальная
J1
J2
J3
J4
Jn
J1
Jn-1
J2
Ji
M
j jx J ( x )dx
i 1li
j
Jiк Jiн
li
j x x dx J i н j x dx
li
li
31
Система уравнений, определяющая продольное и поперечное
токораспределение неэквипотенциального ЗУ:
M
j J iн ( Ai , j Bi , j ) J iк Bi , j
i 1
L
j оп k
k 1
li
i Z i ( x) I i ( x) dx
0
J iк J iн x 2
I i ( x ) I iн
J iн x
li
2
Zi 2
Zi 2
i I iн Zi li J iн li J iк li
3
6
32
Расчетная схема заземляющего устройства
33
34
Эскизный проект ЗУ ПС 500/220 кВ
35
Наименование
функциональной
группы
ВЛ 500 кВ на ПС Абаканская
Перемычка
Номер ячейки
ВЛ 500 кВ на ПС Означенное
(1-я цепь). Перемычка
1
Автотрансформатор N1.
ВЛ 500 кВ на ПС Означенное
Перемычка
(2-я цепь). Перемычка
2
3
Резервное место
Резервное место для ВЛ 500 кВ.
Автотрансформатор N2.
5
(1-я цепь). Перемычка.
Шинные аппараты 1 системы шин
Перемычка
Шинные аппараты 2 системы шин
4
6
7
8
Условные обозначения
401000
62000
68400
123900
25000
69700
52000
— Заземлитель протяженный
14 мм )
( сталь круглая
— Заземлитель вертикальный
16 мм L=5 м )
( сталь круглая
— Металлические конструкции, используемые
в качестве заземлителей
— Молниеотвод на портале
50000
— Молниеотвод на одностоечной опоре
1 Заземляющее устройство ПС запроектировано по норме на допустимое напряжение
прикосновения.
для рабочих мест
2 Напряжения прикосновений в любое время года не должны превышать:
ОРУ 220 кВ 65 В, для рабочих мест ОРУ 500 кВ и для остальной территории ПС 400 В.
Артскважина c
насосной I подъема N2
3 Расчетные значения напряжений прикосновения не превышают:
для рабочих мест
ОРУ 220 кВ 62,5 В, для рабочих мест ОРУ 500 кВ и для остальной территории ПС 389 В.
4 Напряжение на заземляющем устройстве в любое время года не должно превышать 10 кВ.
33000
5 Расчетное значение напряжения на заземляющем устройстве составляет 5588 В
при КЗ на ОРУ 500 кВ и 1405 В при КЗ на ОРУ 220 кВ.
Артскважина с
насосной I подъема N1
6 Расчетные токи однофазного КЗ приняты:
при КЗ на шинах ОРУ 500 кВ ток в
ток от нейтрали 1АТ 0,8 кА, ток от нейтрали 2АТ 0,8 кА; при КЗ на шинах
месте КЗ 21 кА,
ОРУ 220 кВ ток в
месте КЗ 19 кА , ток от нейтрали 1АТ 8,6 кА, ток от нейтрали 2АТ 8,6 кА.
7 Горизонтальные элементы заземлителя в пределах внешней ограды ПС укладывать
на глубине 0,5 м, за территорией ПС — 1м.
8 Заземляющие проводники, присоединяющие оборудование или конструкции к заземлителю
следует прокладывать в земле на глубине не менее 0,3 м.
9 Металлические элементы внешней ограды объединить и присоединить к заземляющему устройству.
33000
Места присоединения указаны в комплекте «Наружное ограждение ПС» П-39/04-02-037-АС.
У внешней ограды выполнить выравнивание потенциалов. Для этого с внешней стороны ограды
на расстоянии 1 м и на глубине 1 м и с внутренней стороны ограды на расстоянии 1,0 м и
на глубине 0,5 м проложить горизонтальный заземлитель из круглой стали диаметром 14 мм и
18000
8600
8000
10800
12200
10800
8000
12200
8000
10800
12200
10800
8000
9000
10000
24000
19000
12100
8000
10800
12200
10800
8000
17000
присоединить его к ЗУ ПС.
8000
10 Металлические элементы внутренней ограды объединить и присоединить к заземляющему
устройству по месту с шагом не более 100 м. Внутреннее ограждение в местах пересечения с рельсами
сторон к рельсам.
перекатки АТ присоединить с двух
11 Все соединения и пересечения элементов заземляющего устройства выполнить сваркой
внахлестку в соответствии с листом 3.
ОРУ 500 кВ
12 Вертикальные заземлители погрузить в предварительно пробуренные скважины с
последующим заполнением однородным глинистым грунтом.
13 Все естественные заземлители ПС присоединить к заземляющему устройству.
14 Монолитные фундаменты под оборудование использованы в качестве заземлителей.
67000
Арматура фундаментов присоединена к закладной пластине, которая в свою очередь подключается
Выгреб
к металлоконструкциям стоек под оборудование.
Площадка для мойки
15 Рельсы путей перекатки автотрансформаторов и козлового крана использованы в качестве
автомобилей
заземлителей. Концы стыкуемых рельсов в том числе в местах рельсовых пересечений соединить
между собой перемычками из круглой стали диаметром 6 мм вдоль нейтральной оси рельсов.
Рельсы присоединить к горизонтальным заземлителям в местах их пересечений при помощи заземляющих
проводников из круглой стали диаметром 14 мм. Для исключения выноса опасного потенциала за
территорию ПС на подъездных путях должно быть предусмотрено два изолирующих стыка.
О необходимости выполнения изолирующих стыков сообщено заказчику письмом от 21.01.2005 N 19-5-23.
ЗВН
358000
ОПУ
16 Все работы по подземной части заземляющего устройства выполнять одновременно
со строительными работами по нулевому циклу.
вблизи фундаментов расстояние от края
При прокладке горизонтального заземлителя
фундаментов до горизонтального заземлителя
должно быть 0,5 — 1,0 м.
РУСН 10 кВ
17 Для защиты вторичных цепей от импульсных помех предусмотрены следующие мероприятия:
— Заземление коpпусов фазы,
ТТ и ТH
коммутационных
каждой
аппаpатов (выключателей и
ТСН
Подъездной ж.д. путь
разъединителей), ОПН , конденсаторов связи, фильтров присоединения выполняется
Проходная
присоединением к ЗУ ПС.
У места присоединения
тока в 2-х напpавлениях,
а в pадиусе
заземляющего спуска предусмотрено pастекание
3-х метpов — в 4-х напpавлениях к ЗУ ПС.
Кpоме того, в местах заземления ТТ и ТH в pадиусе
T1
1000
3-х — 5-ти метpов от них пpедусматpивается
веpтикальный заземлитель. Длина заземлителя —
T2
1000
5 метров.
— Для снижения импульсного потенциала в ОПУ на «контуpном заземлителе», который
77000
pасполагается вокpуг ОПУ на pасстоянии 1 метpа от стен
на глубине 0,5 метpа в местах
входа контpольных кабелей в кабельные помещения ОПУ
Камера переключения
Камера переключения
задвижек N1
не более 6000
не более6000 6000
13000
17000
13400
16000
14000
9000
15000
20000
Насосная станция
пожаротушения
— Вдоль кабельных лотков для прокладки контрольных кабелей, требующих защиты от помех,
задвижек N2
6000
20500
19700
9000
16000
14000
предусматриваются вертикальные
заземлители длиной 5 метров.
в строительной части проекта предусмотрены экранирующие заземлители, выполненные в виде
15000
2-х горизонтальных заземлителей на глубине 0,1 м по всей тpассе под кабельным лотком.
Погрузо-разгрузочная площадка
Вдоль прокладываемых в земле кабелей, требующих защиты от помех,
в комплекте «Кабельное хозяйство. Журналы и раскладка» пpедусмотpены экpаниpующие
заземлители в виде одного экpаниpующего пpоводника, котоpый пpокладывается на глубине
пpокладки кабеля на pасстоянии 0,1 — 0,15 м от кабеля.
Экpаниpующие заземлители объединить между собой в местах выхода кабелей из лотков и
пpисоединить к ЗУ в местах установки ТТ и ТH и к контуpному заземлителю ОПУ на входе
Маслосборник
контpольных кабелей в кабельные помещения ОПУ, а также к ближайшим заземляющим
проводникам вдоль тpассы кабельных лотков.
18 Заземляющие проводники для подключения оборудования к заземляющему устройству учтены
в комплектах, включающих установочные чертежи
соответствующего оборудования.
19 Pаботать совместно со спецификацией оборудования, изделий и материалов
Маслосборник
53000
Взам.инв.N
Разраб.
Нестеров
ОРУ 220 кВ
9000
19800
25000
15400
15400
15400
20700
12000
8000
13300
2500
Подпись и дата
2500
П-39/04-02-031-ЭП
53000
Инв.Nподл
Дополнительные подписи
45000
П-39/04-02-031-ЭП.С.
35200
23000
52800
60000
74000
63000
Номер ячейки
Наименование
функциональной группы
10
9
Автотрансформатор N1
8
7
6
ВЛ 220 кВ
5
на ГПП ХАЗ
ПС 500 кВ Алюминиевая
Изм.
361000
4
3
2
К. уч. Лист
N док.
1
Автотрансформатор N2
Проект ЗУ ПС 500 /220 кВ
Подп.
Дата
Заземление
Гл. спец.
Н. конт.
Проверил
Разраб.
Федорова
Зыков
Кузьменко
Коляева
Заземление
Стадия
Лист
Р
2
Листов
ООО «Сибэнергосетьпроект»
36

37. Вопросы к зачету

1. Заземляющие устройства
электроустановок. Роль заземляющего
устройства в обеспечении ЭМС.
2. Нормирование, проектирование, расчет
и диагностика заземляющих устройств
электроустановок.
37
Спасибо за внимание !
38

Заземление

Под «заземлением» понимается электрическое соединение оборудования, приборов к заземляющему устройству, которое в свою очередь связано с грунтом (землей). Целью заземления является выравнивание потенциала оборудования, цепей и потенциала земли. Заземление обязательно к применению на всех энергообъектах для обеспечения безопасности работников и оборудования от действия токов короткого замыкания. При возникновении пробоя ток КЗ по цепи заземляющего устройства стекает на землю. Время прохождения тока ограничивается действием релейной защиты и автоматики. При этом обеспечивается сохранность оборудования, а также безопасность работников в части поражения электрическим током.

Для защиты электронной аппаратуры от электростатических потенциалов и ограничения величины напряжения корпуса оборудования в целях безопасности обслуживающего персонала, сопротивление идеальной цепи заземления должно стремиться к нулевому значению. Однако на практике добиться этого нереально. Учитывая данное обстоятельство в современных стандартах безопасности заданы достаточно низкие допустимые значения сопротивления цепей заземления.

Сопротивление заземляющего устройства

Полное сопротивление заземляющего устройства слагается из:

  • Сопротивления металла электрода и сопротивление в месте контакта заземляющего проводника и заземляющего электрода.
  • Сопротивления в области контакта электрода и грунта.
  • Сопротивления земли по отношению к протекающим токам.

На Рис. 1 приведена схема размещения заземляющего электрода (штыря) в грунте.

Рис 1. Заземляющий штырь

Как правило, штырь для обустройства заземления изготавливают из металла, проводящего электрический ток (сталь или медь) и маркируют соответствующей клеммой. Поэтому для практических расчётов можно пренебречь величиной сопротивления заземляющего штыря и места контакта с проводником. По результатам проведённых исследований было установлено, что при соблюдении технологии монтажа заземляющего устройства (плотный контакт электрода с землей и отсутствие на поверхности электрода посторонних примесей в виде краски, масла и пр.) в виду небольшого значения можно не учитывать сопротивление в месте контакта заземляющего электрода с землёй.

Сопротивление поверхности грунта – это единственная составляющая полного сопротивления заземляющего устройства, рассчитывающаяся при конструировании и установке заземляющих устройств. На практике считают, что электрод для заземления находится среди одинаковых слоев грунта, располагающих в виде концентрических поверхностей. У самого ближнего слоя — наименьший радиус и поэтому минимальная площадь поверхности и наибольшее сопротивление.

При удалении от заземляющего электрода у каждого последующего слоя увеличивается поверхность и уменьшается сопротивление. На некотором расстоянии от электрода сопротивление слоев грунта становится настолько малым, что его значение не берется для расчётов. Область грунта, за пределами которой сопротивление представляет собой незначительную величину, называется областью эффективного сопротивления. Размер данной области находится в непосредственной зависимости от глубины погружения в грунт заземляющего электрода.

Теоретическое значения сопротивления грунта вычисляется по общей формуле:

где ρ – величина удельного сопротивления грунта, Ом*см.
L – толщина слоя грунта, см.
A – площадь концентрической поверхности грунта, см2.

Данная формула наглядно объясняет, почему происходит уменьшение сопротивления каждого слоя грунта при удалении от заземляющего электрода. При расчете сопротивления грунта его удельное сопротивление принимают за постоянную величину, однако на практике величина удельного сопротивления меняется в определенных пределах и зависит от конкретных условий. Формулы для нахождения сопротивления заземления при большом числе заземляющих электродов имеют сложной вид и позволяют найти только приблизительное значение.

Чаще всего сопротивление заземления штыря определяют по классической формуле:

где ρ – среднее значение удельного сопротивления грунта, Ом*см.
R – сопротивление заземления электрода, Ом.
L – глубина расположения заземляющего электрода, см.
r – радиус заземляющего электрода, см.

Влияние размеров заземляющего электрода и глубины его заземления на значение сопротивления заземления

Поперечные размеры заземляющего электрода в незначительной степени влияют на сопротивление заземления. При увеличении диаметра штыря заземления отмечается небольшое снижение сопротивления заземления. Например, если диаметр электрода увеличить в 2 раза (Рис. 2), то сопротивление заземления уменьшится меньше, чем на десять процентов.

Рис. 2. Зависимость сопротивления заземляющего штыря от диаметра его сечения, измеренного в дюймах

При увеличении глубины размещения заземляющего электрода сопротивление заземления снижается. Теоретически доказано, что увеличение глубины в два раза позволяет уменьшить сопротивление на целых 40%. В соответствии со стандартом NEC (1987, 250-83-3) для обеспечения надёжного контакта с землёй следует погружать штырь на глубину не менее 2,4 метра (Рис. 3). Во многих случаях штырь, заземленный на три метра, полностью удовлетворяет актуальным требованиям стандартов NEC.

Согласно стандартов NEC (1987, 250-83-2) минимально допустимый диаметр стального заземляющего электрода составляет 5/8 » (1,58 см), стального электрода с медным покрытием или электрода из меди – 1/2 » (1,27 см).

На практике используют следующие поперечные размеры заземляющего штыря при его общей длине равной 3 метрам:

  • Обычный грунт – 1/2 » (1,27 см).
  • Сырой грунт – 5/8 » (1,58 см).
  • Твёрдый грунт – 3/4 » (1,90 см).
  • При длине штыря более 3 метров – 3/4 » (1,91 см).

Рис. 3. Зависимость сопротивления заземляющего устройства от глубины заземления (по вертикали – величина сопротивления электрода (Ом), по горизонтали – глубина заземления в футах)

Влияние удельного сопротивления грунта на величину сопротивления заземления электрода

Приведенная выше формула показывает, что величина сопротивления заземления зависит от глубины нахождения и площади поверхности заземляющего электрода, а также от значения удельного сопротивления грунта. Последняя величина является основным фактором, определяющим сопротивление заземления и глубину заземления электрода, необходимых для обеспечения минимального сопротивления. Удельное сопротивление грунта зависит от времени года и точки земного шара. Наличие в почве электролитов в виде водных растворов солей и электропроводящих минеральных веществ в большой степени влияет на сопротивление грунта. У сухой почвы, не содержащей растворимых солей, сопротивление будет достаточно высоким (Рис. 4).

Рис. 4. Зависимость удельного сопротивления грунта (минимальное, максимальное и среднее) от вида почвы

Факторы, оказывающие влияние на удельное сопротивление грунта

При крайне низком содержании влаги (близком к нулю) песчаный суглинок и обычная земля имеют удельное сопротивление свыше 109 Ом*см, что позволяет относить такие почвы к классу изоляторов. Увеличение влажности почвы до 20 … 30% способствует резкому снижению удельного сопротивление (Рис. 5).

Рис. 5. Зависимость удельного сопротивления грунта от содержания влаги

Удельное сопротивление грунта зависит не только от содержания влаги, но и от его температуры. На Рис. 6 показано изменение удельного сопротивления песчаного суглинка с влажностью 12,5% в температурном диапазоне +20 °С до –15°С. Удельное сопротивление почвы при понижении температуры до – 15 °С возрастает до 330 000 Ом*см.

Рис. 6. Зависимость удельного сопротивления грунта от его температуры

На Рис. 7 показаны изменения удельного сопротивления грунта, зависящие от времени года. На значительных глубинах от поверхности земли температура и влажность грунта достаточно стабильны и меньше зависят от времени года. Поэтому система заземления, в которой штырь находится на большей глубине, будет более эффективна в любое время года. Превосходные результаты достигаются при достижении заземляющего электрода до уровня грунтовых вод.

Рис. 7. Изменение сопротивления заземления в течение года.

В качестве заземляющего устройства взята водопроводная труба (¾»), расположенная в каменистом грунте. Кривая 1 (Curve 1) показывает изменение сопротивления грунта на глубине 0,9 метра, кривая 2 (Curve 2) – на глубине 3 метра.

В отдельных случаях отмечается экстремально высокое значение удельного сопротивления грунта, что требует создания сложных и дорогостоящих систем защитного заземления. В данном случае нужно устанавливать штырь заземления небольших размеров, а для снижения сопротивления заземления периодически добавлять в окружающий грунт растворимые соли. На Рис. 8 показано значительное снижение сопротивления почвы (песчаный суглинок) при увеличении концентрации содержащихся солей.

Рис. 8. Связь между сопротивлением грунта и содержанием соли (песчаный суглинок с влажностью 15% и температурой +17 оС)

На рис. 9 показана зависимость между удельным сопротивлением грунта, который насыщен раствором соли, и его температурой. При использовании заземляющего устройства в подобных грунтах, штырь заземления должен иметь защиту от влияния химической коррозии.

Рис. 9. Влияние температуры грунта, пропитанного солью, на его удельное сопротивление (песчаный суглинок – содержание соли 5%, воды 20%)

Зависимость величины сопротивления заземляющего устройства от глубины зазеления электрода

Для определения необходимой глубины расположения заземляющего электрода будет полезна номограмма заземления (Рис. 10).
Например, для получения значения заземления в 20 Ом в грунте, имеющим удельное сопротивление 10 000 Ом*см, необходимо использовать металлический штырь диаметром 5/8 » заглубленный на 6 метров.

Практическое использование номограммы:

  • Задать нужное сопротивление заземленного штыря по шкале R.
  • Отметить на шкале Р точку фактического удельного сопротивления грунта.
  • Провести до шкалы К прямую линию через заданные точки на шкале R и Р.
  • В месте пересечения со шкалой K отметить точку.
  • Выбрать требуемый размер заземляющего штыря по шкале DIA.
  • Через точки на шкале K и на шкале DIA провести прямую линию до пересечения шкалы D.
  • Пересечение данной прямой со шкалой D даст искомую величину заглубления штыря.

Рис. 10. Номограмма для выполнения расчёта заземляющего устройства

Измерение удельного сопротивления грунта при помощи прибора TERCA2

Имеется земельный участок большой площади.
Задача – найти место с минимальным сопротивлением и оценить глубину нахождения слоя грунта с наименьшим удельным сопротивлением. Среди различных видов грунта, встречающихся на данном участке, минимальное сопротивление будет у влажного суглинка.
После детального обследования участка зона поиска сужается до 20 м2. Исходя из требований к системе заземления, необходимо определить сопротивление грунта на глубине 3 м (300 см). Расстояние между крайними заземляющими штырями будет равняться глубине, для которой производится измерение среднего удельного сопротивления (в данном случае 300 см).

Для использования упрощённой формулы Веннера

заземляющий электрод должен находиться на глубине порядка 1/20 расстояния между электродами (15 см).

Установка электродов выполняется по специальной схеме, приведённой на Рис. 11.
Пример подключения тестера заземления (Мод. 4500) показан на Рис. 12.


Рис. 11. Установка заземляющих электродов по сетке

Далее следует выполнить следующие действия:

  1. Снять перемычку, с помощью которой замыкаются выводы Х и Х V (C1 и P1) измерительного прибора.
  2. Подключить тестер к каждому из 4-х штырей (Рис. 11).

Пример.
Тестер показал сопротивление R = 10 Ом.
Расстояние между электродами А = 300 см.
Удельное сопротивление определяется по формуле ρ = 2 π *R*A

Подставив исходные данные получим:

ρ = 2 π * 10 * 300 = 18 850 Ом•см.

Рис. 12. Схема подключения тестера

Измерение напряжения прикосновения

Важнейшей причиной для проведения измерения напряжения прикосновения является получение достоверной оценки о безопасности персонала подстанции и по защите оборудования от воздействия токов высокого напряжения. В отдельных случаях степень электробезопасности оценивается по другим критериям.

Заземляющие устройства в виде отдельного штыря или решетки электродов, требуют периодического осмотра и проверки измерения сопротивления, которое выполняется в следующих случаях:

  • Устройство заземления имеет компактные размеры и его можно временно отключить.
  • При угрозе возникновения электрохимической коррозии заземляющего электрода, вызванной низким удельным сопротивлением грунта и постоянными гальваническими процессами.
  • При низкой вероятности пробоя на землю недалеко от проверяемого устройства заземления.

В качестве альтернативного способа определения безопасности технологического оборудования подстанции используется измерение напряжения прикосновения. Данный способ рекомендован в следующих случаях:

  • При невозможности отключения заземляющего устройства для проведения измерений сопротивления заземления.
  • В случае угрозы возникновения пробоев на землю вблизи от проверяемой системы заземления или поблизости от оборудования, подключенного к проверяемой системе заземления.
  • Когда контур оборудования, находящийся в контакте с грунтом, сравним по своей площади с размером заземляющего устройства, подлежащего проверке.

Необходимо отметить, что измерение сопротивления заземления при помощи метода падения потенциала или замеры напряжения прикосновения не позволяют сделать достоверный вывод о способности проводника заземления выдерживать значительные токи при утечке тока с фазного на заземляющий проводник. Для этой цели необходим иной метод, при котором используется проверочный ток значительной величины. Измерение напряжения прикосновения выполняется при помощи четырёхточечного тестера заземления.

В процессе измерения напряжения прикосновения прибор создаёт в грунте небольшое напряжение, которое имитирует напряжение при неисправности электрической сети вблизи от проверяемой точки. Тестер показывает значение напряжения в вольтах на 1 А тока, протекающего в цепи заземления. Чтобы определить наибольшее напряжение прикосновения, которое может возникнуть в экстремальном случае, следует умножить полученное значение на максимально возможную силу тока.

Например, при проверке системы заземления с наибольшим возможным током неисправности в 3000 А, тестер выдал значение 0,200.

Следовательно, напряжение прикосновения составит

U = 3000 A * 0,200 = 600 В.

Измерение напряжения прикосновения во многом напоминает метод падения потенциала: в каждом случае необходимо устанавливать в землю вспомогательные электроды заземления. Однако расстояние между электродами будет отличаться (Рис. 22).

Рис. 13. Схема проводника заземления (общий случай для электросети промышленного назначения)

Рассмотрим характерный случай. Вблизи подстанции подземный кабель получил повреждение изоляции. Через это место в грунт потекут токи, которые направятся к системе заземления подстанции, где создадут высокую разность потенциалов. Высокое напряжение тока утечки может представлять существенную угрозу для здоровья и жизни персонала подстанции, находящегося на опасном участке.

Для измерения приблизительного значения напряжения прикосновения, возникающего в данном случае, следует выполнить ряд действий:

  • Подключить кабеля между металлическим ограждением электрической подстанции и точками Р1 и С1 четырёхточечного тестера заземления.
  • Установить заземляющий электрод в грунте в том месте, где наиболее вероятен пробой кабеля.
  • Подключить электрод ко входу С2 тестера.
  • На прямой между первым электродом и местом подключения к ограждению установить в землю дополнительный электрод. Рекомендуемое расстояние от точки установки этого электрода до места подключения к ограждению равно одному метру.
  • Подключить данный электрод к точке Р2 тестера.
  • Включить тестер, выбрать диапазон 10 мА, зафиксировать показания прибора.
  • Для получения значения напряжения прикосновения умножить показания тестера на максимальную величину тока.

Чтобы получить карту распространения потенциала напряжения необходимо устанавливать электрод (разумеется, подключенный к выводу Р2 тестера) в различные места вблизи ограждения, находящиеся рядом с неисправной линией.

Измерение сопротивления заземления прибором «С.А. 6415» с использованием токовых клещей

Измерение сопротивления заземления с помощью токовых клещей относится к новому, весьма эффективному методу, позволяющему проводить измерения при включённой системе заземления. Также данный метод обеспечивает уникальную возможность измерения общего сопротивления устройства заземления, включая определение сопротивления соединений в действующей системе заземления.

Принцип работы прибора С.А. 6415

Рис. 14. Схема проводника заземления (общий случай для электросети промышленного назначения)

Рис. 15. Принцип работы заземляющего проводника

Классическое заземляющее устройство для электрической сети промышленного назначения можно представить в виде принципиальной схемы (Рис. 23) или в виде упрощенной схемы работы заземляющего проводника (Рис. 24).

Если на одном из участков цепи с сопротивлением RX при помощи трансформатора подать напряжение E, то через данную цепь пойдет электрический ток I.

Данные величины связаны между собой соотношением:

Измерив силу тока I при известном постоянном значении напряжения Е, можно определить сопротивление RX.

На приведенных схемах (Рис. 23 и 24) для генерации тока используется специальный трансформатор, подключенный к источнику напряжения через усилитель мощности (частота 1,6 кГц, постоянная амплитуда). Возникший ток регистрируется синхронным детектором в образующемся контуре, далее усиливается при помощи избирательного усилителя и после преобразования через аналогово-цифровое устройство отображается на дисплее прибора.

Избирательный усилитель эффективно очищает полезный сигнал от побочных сигналов сети и прочих паразитных шумов высокой частоты. Для регистрации уровня напряжения применяются катушки, которые охватывают проводник в возбуждаемом контуре. Далее в компараторе происходит сравнение входящего сигнала с опорным. При неправильном подключении токовых клещей прибор С.А. 6415 на дисплее выдаёт следующую надпись: «open jaws» (что означает – «клещи открыты»).

Типовые примеры измерения сопротивления заземления в реальных условиях

1. Измерение сопротивления заземления трансформатора, установленного на столбе ЛЭП

Порядок проведения измерений:

  • С заземляющего проводника снять защитную крышку.
  • Обеспечить необходимое пространство для свободного охвата токовыми клещами проводника или штыря заземления.
  • Клещи должны подключаться на пути прохождения тока от нейтрального или заземляющего провода к штырю заземления (системе штырей).
  • На приборе выбрать измерение тока «А».
  • Захватить токовыми клещами проводник заземления.
  • Определить значения тока в проводнике (максимальный допустимый ток составляет 30 А).
  • При превышении данного значения прекратить измерение сопротивления.
  • Отключить прибор от этой точки и выполнить замеры в других точках.
  • Если значение тока не превышает 30 А, следует выбрать режим «?».
  • На дисплее прибора будет показан результат замеров в Омах.

Полученное значение включает общее сопротивление системы заземления, куда входят: сопротивление контакта нейтрального провода со штырем заземления, а также локальные сопротивления всех соединений между штырем и нейтралью.

Рис. 16. Измерение сопротивления заземления на столбе ЛЭП

Рис. 17. Измерение заземления трансформатора, установленного на опоре линии электропередач (заземление в виде группы штырей)

Рис. 18. Измерение заземления трансформатора, установленного на опоре линии электропередач (для заземления используется металлическая труба)

Согласно схеме, приведенной на Рис. 25, для заземления используется торец столба и штырь, находящийся в грунте. Для корректного измерения общего сопротивления заземления следует подключать токовые клещи в точке, находящейся выше места соединения заземляющих проводников, проложенных от заземляющего штыря и торца столба.

Причиной повышенного значения сопротивления заземления может быть:

  • Некачественное заземления штыря.
  • Отключённый проводник заземления
  • Высокие значения сопротивления в области контактов проводников или в точке сращивания заземляющего провода.
  • Следует внимательно осмотреть токовые клещи и места соединений на конце штыря на предмет отсутствия значительных трещин на стыках.

2. Измерение сопротивления заземления на распределительной коробке или на счетчике электроэнергии

Методика проведения измерений заземления на распределительной коробке и на электросчётчике схожа с той, что рассмотрена при измерении заземления трансформатора. Схема заземления может состоять из группы штырей (Рис. 26) или в качестве заземляющего проводника может применяться металлическая водопроводная труба, имеющая контакт с грунтом (Рис. 27). При измерении заземления сопротивления можно использовать оба вида заземления одновременно. Для этого необходимо подобрать оптимальную точку на нейтрали, чтобы получить корректное значение общего сопротивления системы заземления.

3. Измерение сопротивления заземления на трансформаторе, установленном на площадке

При проведении замеров заземления на трансформаторной подстанции необходимо помнить:

  • На этом энергообъекте всегда присутствует высокое напряжение, опасное для жизни человека
  • Нельзя открывать ограждение трансформатора.
  • Все работы могут выполняться только квалифицированными специалистами.
  • При проведении замеров следует соблюдать требования мер безопасности и охраны труда.

Рис. 19. Измерения величины заземления на трансформаторе, размещенного на специальной площадке

Порядок проведения измерений:

  • Определиться с количеством заземляющих штырей.
  • При расположении штырей заземления внутри ограждения, измерения производить по схеме, показанной на Рис. 28.
  • При расположении заземляющих штырей вне зоны ограждения – использовать схему, приведённую на Рис. 29.
  • При наличии одного штыря заземления, находящегося внутри ограждения, необходимо подключиться к заземляющему проводнику в точке, расположенной после контакта этого проводника со штырем заземления.
  • Использование токовых клещей мод. 3730 и 3710, подключенных непосредственно к штырю заземления, в большинстве случаев обеспечивает лучшие результаты измерений.
  • Во многих случаях, к зажиму на штыре подключены несколько проводников, идущих к нейтрали или внутрь заграждения.
  • Токовые клещи следует подключать в той точке, через которую проходит единственный путь для тока, протекающего в нейтральный проводник.

При получении низких значений сопротивления, следует переместить точку проведения замеров как можно ближе к штырю заземления. На рис. 29 показан заземляющий штырь вне зоны заграждения. Для обеспечения корректных замеров необходимо выбрать точку подключения токовых клещей в соответствии со схемой, показанной на Рис. 29. При наличии внутри ограждения нескольких заземляющих штырей, следует определиться с их подключением, чтобы выбрать оптимальную точку для измерений.

Рис. 20. Выбор правильной точки для измерения заземления

4. Передающие стойки

При проведении замеров заземления на передающих стойках следует помнить, что существует множество различных конфигураций заземляющих устройств, что вносит определённые сложности при оценке проводников заземления. На Рис. 30 приведена схема заземления одиночной стойки на фундаменте из бетона с внешним заземляющим проводником.

Место подключения токовых клещей выбирается выше точки соединения элементов заземления, которые могут иметь конструкцию в виде группы пластин, штырей или представлять собой конструктивные элементы фундамента стойки.

Рис 21. Измерение сопротивления заземления передающей стойки

Расчет — заземляющие устройство — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Расчет — заземляющие устройство

Cтраница 4

Проводники, присоединяющие оборудование или металлоконструкции к сети выравнивающих ( заземляющих) проводников, должны прокладываться на всем протяжении на глубине не менее 0 3 м; при расчете заземляющих устройств указанные проводники не учитываются.  [46]

Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, алюминиевые оболочки кабелей и оголенные алюминиевые проводники не допускается использовать в качестве естественных заземлителей; если оболочки кабелей служат единственными зазем-лителями, то при расчете заземляющих устройств они должны учитываться в том случае, когда число кабелей не менее двух.  [47]

Правда, при этом возникает ошибка вследствие того, что палетка выполнена в логарифмическом масштабе, а интерпретация ведется в Лййей ОЖ1 ИйМ1 Ш11 ошибка не выходит за пределых тех допустимых ошибок, которые принимаются при расчете заземляющих устройств.  [48]

В условиях сложного заземлителя, размещенного, как правило, в земле с двухслойной электрической структурой, при различных возможных местах ввода тока замыкания на землю определение некоторых из указанных выше величин представляет собой большие трудности из-за очень большого объема вычислений. Поэтому расчет заземляющих устройств по напряжению прикосновения выполняется только с применением средств вычислительной техники.  [49]

Надежность и долговечность заземляющих устройств в значительной степени определяется правильным расчетом. Цель расчета заземляющих устройств — определить их основные параметры, позволяющие обеспечить выполнение норм, предписанных ПУЭ для данного вида установок, или допустимое напряжение прикосновения.  [50]

Расчет защитного заземления имеет целью определить его основные параметры — число, размеры и размещение заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжение прикосновения и шага в период замыкания фазы на землю ( корпус) в ЭУ не превышает допустимых значений. Для расчета заземляющих устройств применяются несколько методов. Наиболее точный метод наведенного потенциала очень громоздок и проводится, как правило, на ЭВМ.  [52]

Величина удельного сопротивления р растеканию тока в земле зависит от свойств почвы и, в первую очередь, от ее влажности. При расчете заземляющих устройств величину р необходимо определять непосредственными замерами на площадке строительства. В расчете следует учитывать изменение величины р в зависимости от времени года. В табл. 282 приведены отношения максимальных расчетных значений удельного сопротивления риакс к минимальным значениям рмин, имеющим место в дождливый период времени. Глубина заложения труб или полосы указана в таблице от уровня земли до верхнего конца трубы или полосы.  [53]

Если заземляющее устройство используют только для электроустановок напряжением выше 1000 В, го ирясч принимают равным 250 В. При расчете заземляющих устройств, используемых одновременно для заземления электрооборудования напряжением до 1000 В и выше, С / расч принимают равным 125 В.  [54]

При расчете заземляющих устройств электроустановок до 1 000 В необходимо обеспечить только выполнение нормы на величину сопротивления ( § 3 — 2), поэтому нет необходимости рассчитывать величину напряжений прикосновения. Заземляющие устройства, как правило, размещаются на значительных площадях ( больше 100Х ХЮО м2), поэтому можно в большинстве случаев нормированное сопротивление обеспечить заземляющими сетками без вертикальных электродов. Исключение составляют электроустановки, размещенные на площадках с удельным сопротивлением наружного слоя, значительно превышающим удельное сопротивление углубленных слоев грунта ( pi 4p2), для которых обеспечить нормированное сопротивление заземляющих устройств можно только посредством вертикальных электродов.  [55]

Они выполняются с большой полнотой, и составляющие суммарного тока короткого замыкания в месте аварии достаточно подробно дифференцируются. Поэтому для расчетов заземляющих устройств всегда могут быть отобраны обоснованные, исходные данные. Однако здесь имеется некоторая специфика. Обычно значение тока однофазного короткого замыкания вычисляется без учета активного сопротивления системы, активного сопротивления в месте замыкания и сопротивления заземления подстанции, так как эти сопротивления складываются с реактивными сопротивлениями системы векториально и по своим, значениям не могут сколько-нибудь значительно изменить общее сопротивление. Но когда сопротивление заземления велико ( подстанция расположена на грунтах с плохой проводимостью, нормированное значение сопротивления заземления подстанции равно 5 Ом) или когда подстанция находится вблизи шин генераторного напряжения мощной электростанции, такое допущение может привести к тому, что при расчетах заземлений надо будет исходить из неоправданно утяжеленных условий. В подобных случаях при определении токов короткого замыкания заземления подстанции следует учитывать значение активного сопротивления, а следовательно, и снижать значения расчетного тока.  [56]

Методика расчета заземляющих устройств зависит от назначения и конструкции электрических сетей и установок. Ниже приведена методика расчета заземляющих устройств для трехпроводной сети с изолированной нейтралью.  [57]

Для заземления электроустановок различных назначений и напряжений следует применять одно общее заземляющее устройство, которое удовлетворяло бы требованиям, предъявляемым к тому электрооборудованию, для которого необходимо наименьшее сопротивление заземляющего устройства. Поэтому в большинстве случаев расчет заземляющих устройств входит в проекты электроснабжения и трансформаторных подстанций.  [58]

Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться при числе кабелей не менее двух.  [60]

Страницы:      1    2    3    4

Расчет заземляющих устройств — Онлайн-журнал «Толковый электрик»

Контур заземления необходим для защиты людей от поражения электрическим током. Для молниезащиты создается собственное заземляющее устройство, не связанное с защитным контуром заземления. Для правильной их постройки требуется расчет.

Заземляющее устройство (ЗУ) имеет параметр, называемый сопротивлением растекания или просто – сопротивлением. Оно показывает, насколько хорошим проводником электрического тока является данное ЗУ. Для электроустановок с линейным напряжением 380 В сопротивление растекания ЗУ не должно быть более 30 Ом, на трансформаторных подстанциях – 4 Ом. Для контуров заземления медицинской техники и оборудования видеонаблюдения, серверных комнат, норма устанавливается индивидуально и составляет от 0,5 до 1 Ом.

Задача расчета заземляющего устройства – определение количества и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, достаточного для получения требуемого сопротивления.

Определение удельного сопротивления грунта

На результаты расчетов ЗУ оказывает существенное влияние характеристика грунта в месте его постройки, называемая удельным сопротивлением (⍴). Для каждого из видов грунта существует расчетное значение, указанное в таблице.

Удельные сопротивления грунтов и воды

На сопротивление грунта оказывают влияние влажность и температура. Зимой при максимальном промерзании и летом в засуху удельное сопротивление достигает максимальных значений. Для учета влияния погодных условий к величине ⍴ вводятся поправки для климатической зоны.

Поправочные коэффициенты удельного сопротивления

Если есть возможность, перед расчетами производят измерение удельного сопротивления.

Виды заземлителей и расчет их сопротивления

Заземлители бывают естественными и искусственными, и для создания заземляющего устройства используются и те, и другие. Рассчитать влияние естественных заземлителей (железобетонных фундаментов, свай) на величину сопротивления растекания сложно, это проще сделать методом измерений на месте. Сопротивление естественных заземлителей длиной более 100 м можно узнать из таблицы.

Сопротивление естественных заземлителей

Если значение ⍴ отличается от 100 Ом∙м, значение R умножается на соотношение ⍴/100.

В качестве искусственных заземлителей используются арматура, трубы, угловая или полосовая сталь. Сопротивление каждого из них рассчитывается по собственной формуле, указанной в таблице.

Значения переменных в формулах:

— удельное сопротивление грунта, определенное с учетом поправочных коэффициентов, Ом∙м
l— длина электрода, м
d— внешний диаметр электрода, м
t— расстояние до середины электрода от поверхности земли, м
b— ширина полосового электрода или ширина полки угловой стали, м

Теперь рассчитывается суммарное сопротивление штырей искусственных заземлителей:

n— число вертикальных электродов, принятое для расчета
ŋв— коэффициент, учитывающий экранирование электродов соседними, определяемый по следующей таблице
Коэффициент использования вертикальных электродов

Далее нужно учесть влияние полосы, соединяющей электроды. Для этого из следующих таблиц выбирается значение коэффициента использования ŋг.

Коэффициенты использования соединительной полосы

Вычисляем сопротивление проводника, соединяющего вертикальные заземлители по формуле:

И полное сопротивление заземляющего устройства.

Если рассчитанное сопротивление контура заземления оказалось недостаточным, увеличиваем количество вертикальных заземлителей или изменяем их вид. Повторяем расчет до получения требуемого значения сопротивления.

Оцените качество статьи:

Определения заземления и соединения | EC&M

Почему так сложно понять заземление? Одна из причин заключается в том, что многие не понимают определения многих важных терминов. Итак, давайте рассмотрим несколько важных определений, содержащихся в статьях 100 и 250.

Склеивание [100] . Неразъемное соединение металлических частей вместе для формирования электропроводящего пути, способного безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на него.

Комментарий автора: Соединение осуществляется с помощью проводников, металлических желобов, соединителей, муфт, кабелей в металлической оболочке с арматурой и других приспособлений, признанных для этой цели [250.118].

Соединительная перемычка [100] . Проводник соответствующего размера в соответствии со статьей 250, обеспечивающий электрическую проводимость между металлическими частями электроустановки.

Эффективный путь тока замыкания на землю [250.2] . Преднамеренно сконструированный постоянный проводящий путь с низким импедансом, предназначенный для передачи тока короткого замыкания от точки замыкания на землю в системе электропроводки к источнику электропитания. Путь эффективного тока замыкания на землю предназначен для устранения опасного напряжения от замыкания на землю путем размыкания устройства защиты от перегрузки по току.

Заземляющий провод оборудования [100] . Путь тока замыкания с низким импедансом, используемый для соединения металлических частей электрооборудования, кабельных каналов и корпусов с эффективным путем тока замыкания на землю в сервисном оборудовании или источнике отдельной системы.

Комментарий автора: Заземляющий (заземляющий) проводник оборудования предназначен для обеспечения низкоомного пути тока повреждения к источнику электроснабжения для облегчения срабатывания устройств защиты от сверхтоков в цепи с целью снятия опасного напряжения замыкания на землю на токопроводящих жилах. части [250.4(А)(3)]. Ток неисправности возвращается к источнику питания (источнику), а не к земле! См. 250.118 для получения информации о допустимых типах заземляющих проводников оборудования.

Земля (Земля) [100] . Земля или токопроводящее тело, соединенное с землей.

Заземлен [100] . Связан с землей.

Замыкание на землю [100] . Непреднамеренное соединение между незаземленным проводником и металлическими частями корпуса, кабельными каналами или оборудованием.

Путь тока замыкания на землю[250.2] . Электропроводящий путь от замыкания на землю до источника электропитания.

Комментарий автора: Путь тока замыкания на землю не на землю! Это к источнику электропитания, обычно к клемме XO трансформатора. Разница между «эффективным путем тока замыкания на землю» и «путем тока замыкания» заключается в том, что эффективный путь тока замыкания на землю «преднамеренно» сконструирован для обеспечения пути тока замыкания с низким импедансом к источнику электропитания для целью устранения замыкания на землю.Путь тока замыкания на землю — это просто все доступные токопроводящие пути, по которым протекает ток замыкания при возвращении к источнику электропитания во время замыкания на землю.

Заземлено (Заземлено) [100] . Связан с землей.

Заземленный нейтральный провод [100] . Проводник, который заканчивается клеммой, намеренно заземленной на землю.

Заземляющий проводник [100] . Проводник, соединяющий оборудование с землей через заземляющий электрод.

Комментарий автора: Примером может служить проводник, используемый для подключения оборудования к дополнительному заземляющему электроду [250.56].

Заземляющий электрод [100] . Устройство, которое устанавливает электрическое соединение с землей. (см. с 250.50 по 250.70)

Заземляющий электрод (земля) проводник [100] . Проводник, соединяющий заземляющий нейтральный проводник на сервисном оборудовании [250.24(А)], корпусе разъединяющего устройства здания или сооружения [250.32(A)] или отдельно производного системного корпуса [250.30(A)] к электроду (земле).

Основная соединительная перемычка [100] . Проводник, винт или перемычка, соединяющие заземляющий (соединяющий) проводник сервисного оборудования с заземленным нейтральным сервисным проводником в соответствии с 250.24(B). (Подробнее см. 250.24(A)(4), 250.28 и 408.3(C).)

С глухим заземлением [100] . Преднамеренное электрическое соединение одного системного вывода с заземляющим (заземляющим) проводником оборудования в соответствии с 250.30(А)(1).

Комментарий автора: Промышленность называет систему, в которой одна клемма соединена с металлическим корпусом, надежно заземленной системой.

Соединительная перемычка системы [100] . Проводник, винт или перемычка, соединяющие металлические части отдельной системы с обмоткой системы в соответствии с 250.30(A)(1).

Комментарий автора: Системная соединительная перемычка обеспечивает путь тока короткого замыкания с низким импедансом к источнику электропитания с целью устранения замыкания на землю.Для получения дополнительной информации см. 250.4(А)(5), 250.28 и 250.30(А)(1).

Примечание редактора: Эта информация была взята из учебника Майка Холта, Understanding National Electrical Code

Know the Rules | Журнал подрядчика по электротехнике

Системы низкого напряжения часто не заземлены, что является нормальным явлением, но нетоконесущие металлические части оборудования, связанного с системами низкого напряжения, обычно должны быть заземлены, если система питания заземлена.В этой статье рассматриваются требования NEC к заземлению низковольтных систем. Мы также рассмотрим положения NEC, которые не позволяют заземлять эти системы. Прежде чем я перейду к заземлению низковольтных систем, было бы полезно провести различие между заземлением системы и заземлением оборудования.

Когда система заземляется, один провод системы питания намеренно соединяется с землей (землей). Это устанавливает ссылку на землю для других проводников, питаемых системой.Когда оборудование заземлено, оно подключается к земле или к какому-либо токопроводящему телу, расширяющему заземляющее соединение. Процесс заземления оборудования приводит к тому, что оборудование размещается с потенциалом (напряжением) земли или близким к нему. Токопроводящее тело, удлиняющее заземляющее соединение, часто является заземляющим проводником оборудования или может быть другим заземляющим проводником.

NEC 2008, Статья 100 содержит следующие определения:

• Заземляющий проводник оборудования – это «токопроводящая дорожка, установленная для соединения металлических частей оборудования, обычно не проводящих ток, вместе и с заземляющим проводником системы, или с проводником заземляющего электрода, или с обоими.

• «Заземленный проводник. Проводник системы или цепи, который намеренно заземлен».

• «Проводник заземляющего электрода. Проводник, используемый для соединения заземляющего проводника системы или оборудования с заземляющим электродом или точкой в ​​системе заземляющего электрода».

• «Заземляющий электрод. Проводящий объект, через который устанавливается прямая связь с землей».

В Кодексе много подробностей, касающихся заземления, потому что это очень важная тема, которая, если ее выполнить неправильно, может вызвать проблемы как для цепей низкого, так и для цепей высокого напряжения.

Давайте посмотрим на правила NEC для заземления низковольтных систем. Я буду использовать 50 вольт в качестве порога, когда речь идет о низком напряжении, потому что именно этот уровень используется в Кодексе. Правила NEC, касающиеся систем заземления менее 50 вольт, приведены в Разделе 250.20(A). Есть три условия, при которых эти системы должны быть заземлены:

1. Системы с напряжением менее 50 вольт должны быть заземлены, если они питаются от трансформатора, на который (на первичной стороне) подается напряжение более 150 вольт.

2. Системы с напряжением менее 50 вольт должны быть заземлены, если они питаются от трансформатора, если трансформатор питается (на первичной стороне) от незаземленной электрической системы.

3. Системы с напряжением менее 50 вольт, питающие проводники, проложенные снаружи в качестве воздушных проводников, также должны быть заземлены.

NEC также указывает, что некоторые низковольтные системы не могут быть заземлены. Эти правила содержатся в Разделе 250.22(4) и (5). Раздел 250.22(4) содержит ссылку на 411.5, касающийся низковольтных систем освещения. Вторичные цепи, питаемые трансформаторами для этих систем освещения, не допускается заземлять. Примеры таких систем включают низковольтные системы ландшафтного освещения и системы, используемые для зонального освещения внутри зданий. Примером другой системы, которую не разрешается заземлять, является изолированная система электропитания, установленная во многих медицинских учреждениях.

Что представляет собой заземленная система? Ответ очень прост, так что давайте будем проще.Заземленные системы — это те, которые включают в себя один проводник системы, который преднамеренно заземлен, тогда как в незаземленной системе нет проводника, поставляемого системой, которая намеренно заземлена (подключена к земле или земле). См. рисунки 1 и 2.

Определения понятий заземление, заземление (заземление) приведены в статье 100 следующим образом:

«Земля. Земля.»

«Заземление (Заземление). Соединяется (соединяется) с землей или с проводящим телом, продолжающим заземляющее соединение.

Важно понимать определения терминов, используемых в правилах заземления NEC. Это одна из основ правильного применения Кодекса к установкам и системам в полевых условиях или при проектировании. Слова и термины, определенные в NEC, помогают пользователям понять, как должны применяться требования. Правила кода означают то, что они подразумевают по определению.

Заземляющее оборудование

Раздел 250.112 содержит правила заземления для конкретного стационарного оборудования. Оборудование, указанное в 250.112 (A) — (H) и (J) — (M) должны быть заземлены (подключены к заземляющему проводнику оборудования, независимо от напряжения. Обратите внимание, что пункт списка (I) не включен. Требования в (I) являются непосредственно связано с тем, заземлена система низкого напряжения или нет.Для упрощения, если оборудование (кабелепровод, коробки, устройства и т. д.) устанавливается для незаземленной системы, то требования к заземлению оборудования не применяются. система питания заземлена, то все это сопутствующее оборудование также должно быть заземлено.Хорошим примером этого в обычных приложениях является использование кабелепроводов и задних коробок во внутренних стенах для коммуникационных цепей или цепей пожарной сигнализации, которые питаются от источника питания с незаземленной вторичной обмоткой (см. рис. 5).

Резюме

Низковольтные системы либо заземлены, либо незаземлены. Когда система низкого напряжения заземляется, один провод системы преднамеренно соединяется с землей (землей). Оборудование, питаемое от электрических систем любого напряжения, как правило, должно быть заземлено, если только система питания не работает при напряжении менее 50 вольт или если оборудование питается от системы низкого напряжения, которая заземлена в соответствии с 250.112 (я).

ДЖОНСТОН , исполнительный директор NECA по стандартам и безопасности. Он бывший директор по образованию, кодексам и стандартам IAEI; член IBEW; и активный член электрической секции NFPA, образовательной секции и электрического совета UL. Свяжитесь с ним по адресу [email protected]

Электрическое заземление — Reading Electric

Электрическое заземление в системах распределения электроэнергии

 

Требуется для максимального времени безотказной работы

Reading Electric, ведущий поставщик электромеханического оборудования, услуг и решения проблем для промышленных и коммерческих клиентов на протяжении более 50 лет, предоставляет техническую информацию жилому, коммерческому и промышленному сообществу региона.В этом бюллетене содержится информация о важности надежной заземленной системы в распределении электроэнергии.

NEC дает довольно четкое определение электрического заземления: проводящее соединение, преднамеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей или каким-либо проводящим телом, которое служит вместо земли. Однако, когда вы начинаете проектировать систему электроснабжения, вы обнаруживаете, что слово «земля» имеет несколько модификаторов, описывающих тип земли, например:

.
  • С глухим заземлением
  • Незаземленный
  • Масса сопротивления
  • Реактивное заземление

Наиболее часто используемой конфигурацией заземления для промышленных, коммерческих и институциональных систем распределения электроэнергии является система с глухим заземлением.Глубоко заземленный означает, что он соединен с землей без вставки какого-либо резистора или импедансного устройства. NEC определяет, когда система распределения электроэнергии переменного тока должна быть заземлена. Как правило, за некоторыми исключениями, системы, работающие от 50 до 1000 вольт переменного тока с фазным напряжением менее 150 вольт, и/или системы с фазной нагрузкой к нейтрали должны быть заземлены. Системы на 1000 вольт переменного тока или выше разрешается заземлять, если только они не питают мобильное или переносное оборудование, тогда мобильное/переносное оборудование должно быть заземлено.

Пороговое значение 150 вольт линия-земля, требующее надежного заземления системы, основано на лабораторных экспериментах и ​​тематических исследованиях. Если в дугогасительном промежутке напряжение менее 150 вольт, дуга редко может поддерживаться сама по себе. При наличии надежно заземленной системы повышается вероятность развития достаточного тока короткого замыкания, чтобы устройство перегрузки по току отключило неисправную цепь от сети. Определение «надежно заземленный» относится к соединению с землей или землей и к слову «импеданс».Импеданс может состоять из сопротивления, индуктивности и емкости и ограничивает протекание тока на основе общей величины импеданса, измеренного в Омах. Основной целью надежного заземления энергосистемы является обеспечение обратного пути с низким импедансом для тока короткого замыкания во время замыкания линии на землю. Это помогает создать ток достаточно большой величины, чтобы защитные устройства могли быстро устранить неисправность. Заземление также используется для стабилизации напряжения линии относительно земли во время нормальной работы и ограничивает напряжение во время аномальных скачков напряжения, таких как молния или случайный контакт с линиями более высокого напряжения.

NEC содержит специальные статьи, определяющие, когда вы должны заземляться, когда вы не должны заземляться и когда вам разрешено — но не требуется — заземляться. Эти требования правил основаны на различных факторах, таких как наличие подключенной фазы к нейтральным нагрузкам, обслуживают ли установку только квалифицированные специалисты, а также уровни рабочего напряжения. Все эти цели помогают повысить безопасность и минимизировать ущерб. Важно отметить, что простое выполнение требований NEC (25 Ом) для заземления не гарантирует, что уровень сопротивления будет достаточно низким, чтобы гарантировать правильную работу чувствительной электроники; Устройства TVSS и любые другие устройства, использующие заземление.Для многих приложений требуется менее 5 Ом, а для некоторых — всего 1 Ом. При любых обстоятельствах «чем ниже сопротивление, тем лучше» при работе с чувствительным оборудованием. Однако не все энергосистемы надежно заземлены. В зависимости от требований NEC для данной системы может быть выбор между типами заземления; поэтому необходимо учитывать преимущества и недостатки каждого из них. Независимо от того, выбран ли вариант с глухозаземленным, незаземленным или заземленным через импеданс, тип используемого заземления будет влиять на многие переменные.Самое большое влияние оказывает величина тока, который может протекать из-за замыкания на землю, и возможный ущерб, который может создать этот ток. (Информация предоставлена ​​дайджестом NEC)

Дополнительная информация

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать о решениях по повышению эффективности электрического оборудования и воспользоваться более чем 50-летним опытом компании Reading Electric.

Заземление системы | Определение | Принципы

Заземление системы:

Процесс подключения некоторой электрической части энергосистемы (напр.г. нейтральная точка системы, соединенной звездой, один проводник вторичной обмотки трансформатора и т. д.) к земле (т. е. почве) называется заземлением системы.

Заземление системы приобрело большое значение в быстрорастущей энергосистеме. Приняв правильные схемы заземления системы, мы можем добиться многих преимуществ, включая защиту, надежность и безопасность сети энергосистемы. Но прежде чем обсуждать различные аспекты заземления нейтрали, желательно привести два примера, чтобы оценить необходимость системного заземления.

(i) На рис. 26.5 (i) показана первичная обмотка распределительного трансформатора, включенного между линией и нейтралью линии 11 кВ. Если вторичные проводники не заземлены, может показаться, что человек может коснуться любого вторичного проводника без вреда для себя, поскольку заземление отсутствует. Однако это не так. На рис. 26.5 имеется емкость C 1 между первичной и вторичной обмотками и емкость C 2 между вторичной обмоткой и землей. Эта емкостная связь может создавать высокое напряжение между вторичными линиями и землей.

В зависимости от относительных величин C 1 и C 2 оно может составлять от 20% до 40% первичного напряжения. Если человек коснется любого из вторичных проводов, результирующий емкостный ток I C , протекающий через тело, может быть опасен даже в случае небольших трансформаторов [см. рис. 26.5(U)]. Например, если I C  составляет всего 20 мА, человек может получить смертельный удар электрическим током.

Если один из вторичных проводников заземлен, емкостная связь почти сводится к нулю, как и емкостный ток I C  В результате человек не получит удара электрическим током.Это объясняет важность заземления системы.

(ii) Давайте теперь обратимся к более серьезной ситуации. На рис. 26.6 (i) показана первичная обмотка распределительного трансформатора, включенного между линией и нейтралью линии 11 кВ. Вторичные жилы незаземлены. Предположим, что линия высокого напряжения (в данном случае 11 кВ) касается проводника 230 В, как показано на рис. 26.6 (i). Это может быть вызвано внутренней неисправностью трансформатора или падением ветки или дерева на линии 11 кВ и 230 В.В этих условиях между вторичными проводниками и землей возникает очень высокое напряжение. Это немедленно пробьет изоляцию 230 В, что приведет к массивному перекрытию. Это перекрытие может произойти где угодно во вторичной сети, возможно, внутри дома или на заводе. Следовательно, незаземленная вторичная обмотка в данном случае является потенциально пожароопасной и может привести к тяжелым авариям в нештатных условиях.

Если одна из вторичных линий заземлена, как показано на рис. 26.6(ii), случайный контакт между проводником на 11 кВ и проводом на 230 В приведет к короткому замыканию.Ток короткого замыкания (то есть ток короткого замыкания) проходит по пунктирной траектории, показанной на рис. 26.6 (ii). Этот большой ток перегорит предохранитель на стороне 11 кВ, тем самым отключив трансформатор и систему вторичного распределения от линии 11 кВ. Это объясняет важность системного заземления в линии энергосистемы.

Электробезопасность для систем заземления с высоким сопротивлением — Bender

Что такое заземление с высоким сопротивлением?

Заземление с высоким сопротивлением (HRG) — это когда нейтральная точка электрической системы соединена с землей через ток. ограничивающий резистор, обнаруживающий замыкания на землю при их возникновении.Во многих приложениях этот тип системы электроснабжения может продолжать работать при замыкании на землю и контролировать напряжение замыкания на землю на ведомом оборудовании, предотвращая опасность. ХРГ обеспечивает наилучшие характеристики трехфазных систем питания с глухозаземленным и незаземленным заземлением, оставаясь при этом экономически эффективным.

Устройства защиты от перегрузки по току, такие как предохранители и автоматические выключатели, даже те, которые оборудованы защитой от замыканий на землю, не могут защиты от замыканий на землю в системе HRG.Подходящая система обнаружения замыкания на землю обнаружит ток замыкания на землю в низкоамперный или миллиамперный диапазон. При правильном проектировании такая система также быстро обнаружит неисправный ответвительный фидер, распределительное устройство или нагрузка. Системы отключения (включая системы защиты от второго замыкания на землю) может автоматически отключает неисправную цепь, позволяя остальной системе продолжать работу.


Ток замыкания на землю ограничен

Когда происходит замыкание на землю, ток замыкания на землю продолжает протекать, как и в системе с глухозаземленным заземлением, но обычно ограничивается до 10 А или меньше резистором заземления нейтрали (НГР).Это имеет несколько преимуществ — ток достаточен для обнаруживать и локализовать замыкания на землю; предотвращается эскалация причиненного ущерба; дуговые замыкания на землю не могут возникнуть; трогать потенциал (напряжение между корпусом оборудования и землей) ограничен до более безопасного уровня; продолжение работы до тех пор, пока разрешено контролируемое отключение системы; и переходные перенапряжения не могут возникнуть.


Может ли неисправная система HRG работать бесконечно?

Как и в незаземленных системах, при замыкании на землю увеличивается линейное напряжение неповрежденных фаз (от фазного к фазному напряжению), что увеличивает вероятность второго замыкания на землю из-за увеличения нагрузки на изоляцию.Неисправное оборудование должно быть отремонтировано или заменить, как только это станет практически возможным.

В то время как резистивное заземление снижает вероятность возникновения дуги между фазами и землей, делая системы более безопасными, междуфазные токи и междуфазная энергия вспышки дуги не затрагиваются.


NGR является жизненно важным компонентом

Системы с заземлением сопротивления полагаются на целостность NGR, которую следует постоянно контролировать. Сбой NGR в открытом режиме переводит систему в незаземленное состояние, блокирует обнаружение замыкания на землю с помощью токоизмерительного датчика и допускает возможность кратковременное перенапряжение; в режиме короткого замыкания система надежно заземлена с, как следствие, высоким предполагаемым током замыкания на землю и повышенная опасность дугового разряда.NGR следует постоянно контролировать для обнаружения этих условий, а также для обнаружения замыканий на землю. (в том числе в режиме отказа NGR-open). Бендер NGRM500 и Мониторы резисторов заземления нейтрали NGRM700 обеспечивают все три необходимые защитные функции, определенные Разделом 10 Кодекса CE 2021 г. — замыкание на землю в токонесущих проводниках, короткое замыкание NGR и открытый NGR.

Заземляющие стержни: что это такое? И как они защищают ваше электрооборудование и приборы?

Основополагающим компонентом безопасности и защиты электрической системы вашего предприятия и/или дома является надлежащее заземление.По этой причине в соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) и местными строительными нормами на вашем участке требуется один или несколько заземляющих стержней. Заземляющие стержни просты и недороги, но имеют решающее значение для защиты вашего электрического оборудования и приборов, поэтому ими нельзя пренебрегать.

Что такое заземляющий стержень?

Заземляющий стержень обычно располагается очень близко к главному щиту электроснабжения и часто изготавливается из меди или стали с медным покрытием. Они примерно ½ дюйма в диаметре и от восьми до 10 футов в длину.Он должен быть электрически связан с вашей основной сервисной панелью, чтобы обеспечить утвержденное заземление.

Если одно заземление имеет сопротивление 25 Ом или менее, строительные нормы и правила позволяют использовать его в качестве единственного заземляющего устройства. Если сопротивление заземляющего стержня больше 25 Ом, требуется как минимум один дополнительный заземляющий стержень.

Стержни заземления просты и недороги, но имеют решающее значение для защиты вашего электрического оборудования и приборов.

Проверка стержня заземления

Заземляющие стержни и их соединения с электрической системой вашего предприятия или дома могут со временем выйти из строя, и их необходимо надлежащим образом обслуживать.Причинами повреждения являются коррозия, циклы замерзания/оттаивания, оборудование для озеленения или небрежное устройство площадок для другого оборудования, такого как кабельное телевидение, системы безопасности или генераторы.

Визуальную проверку заземления можно выполнить, осмотрев провод, соединяющий электрическую панель рядом со счетчиком с заземляющим стержнем. Как правило, это медная проволока диаметром около 1/4 дюйма, которую можно увидеть уходящей в почву. Под поверхностью провод соединяется с одним или несколькими заземляющими стержнями.Верхушки заземляющих стержней обычно находятся ниже поверхности, и их может быть нелегко осмотреть. Однако иногда заземляющие стержни выступают над поверхностью на несколько дюймов, что облегчает осмотр соединения.

В некоторых случаях проблемы с заземляющими стержнями легко заметить. Стержни, которые не полностью установлены, могут выступать над поверхностью почвы на фут и более. Это снижает эффективность грунта. Заземляющие стержни, которые согнуты, имеют отсоединенные провода или сильно корродированы, должны быть заменены.Заземляющие стержни, установленные в каменистой или сухой почве, должны быть проверены, чтобы убедиться, что они по-прежнему имеют низкое сопротивление. Если условия почвы изменяются из-за дренажа или других факторов, влияющих на влажность почвы, заземляющий стержень, который был приемлемым во время установки, может больше не соответствовать утвержденным требованиям.

К сожалению, мы не можем контролировать, насколько надежно заземлена ваша электрическая панель. Если вы не обеспечите надлежащее заземление в соответствии с NEC, у вас не будет возможности уменьшить электрические повреждения, которые могут возникнуть за пределами вашего электрического щита. Если у вас есть опасения по поводу заземления вашего бизнеса или дома, обратитесь к лицензированному подрядчику по электроснабжению.

Защита от скачков напряжения

Среди различных ситуаций, которые могут возникнуть в вашей электрической системе, наиболее распространенными являются скачки высокого напряжения, а также повреждение или потеря одного из сервисных проводников.

  • Скачки высокого напряжения часто вызываются ударами молнии в линии электропередач или рядом с ними. Кроме того, скачки напряжения могут возникать при включении или выключении крупных бытовых приборов или тяжелой техники в близлежащих местах.Надлежащее заземление обеспечивает стабильность электрической системы вашего дома и снижает воздействие этих скачков напряжения.
  • Если упадет ветка дерева или автомобиль врежется в столб, может произойти обрыв служебного провода от инженерной сети до вашего дома. Правильное заземление вашего дома и офиса важно для устранения или сведения к минимуму возможного ущерба. При недостаточном заземлении перепады напряжения в доме могут привести к повреждению электроприборов из-за пониженного напряжения или повреждению электроники из-за перенапряжения.

Еще одним важным вопросом, связанным с чувствительным электронным оборудованием, является правильная установка и эксплуатация устройств защиты от перенапряжений (SPD). Лучшее оборудование для защиты от перенапряжений гораздо менее эффективно без правильно установленной и обслуживаемой системы заземления. SPD работает, шунтируя разрушительные электрические скачки от вашей чувствительной электроники на землю, и для правильной работы им требуется наилучшее заземление.

Поэтому вам необходимо иметь и поддерживать систему заземления, одобренную NEC, как часть вашей электрической системы.

Этот блог создан на основе основного блога Peninsula Light Co., который можно найти здесь .

Опасности многократного заземления

У одного из моих коллег в ящике стола полно сильно обгоревших плат ввода-вывода. Почему они сгорели? Платы ввода-вывода находятся в цепях БСНН с ограничением энергии. Не должно быть возможности возгорания.

Когда мы внимательно изучили платы, мы обнаружили, что дорожка заземления от разъема ввода/вывода является дорожкой, которая перегрелась.Он может перегреться только тогда, когда он проводит много ампер. Но все мы знаем, что земля не является проводником с током. По крайней мере, он не является проводником с током в нормальных условиях.

Как трасса может перегреваться при отсутствии тока?

Должно быть, возникла неисправность. Можем ли мы определить, что это было?

Когда мы проверяем цепь с помощью омметра и вольтметра, мы обнаруживаем, что все в порядке: ноль сопротивлений и ноль вольт.

Мой коллега провел традиционный тест целостности заземления с использованием источника на 30 ампер.Это прошло.

Мой коллега пошел еще дальше. Он попытался воспроизвести неудачу с новой доской. Он продолжал увеличивать ток, пока доска не сгорела так же, как и его ящик, полный досок. Потребовалось 100 ампер!

Невозможно получить 100 ампер через устройство на 120 вольт, подключенное шнуром к ответвленной цепи на 20 ампер.

Плата сгорела. Чтобы сжечь плату, потребовалось 100 ампер. Эти 100 ампер должны были откуда-то взяться.

Прежде чем мы приступим к изучению этого, давайте обратимся к другому явлению.

Вы когда-нибудь измеряли разность потенциалов между нейтралью и землей? Вы, наверное, измеряли пару вольт.
Чтобы получить разность потенциалов в несколько вольт, где-то через сопротивление должен проходить ток в несколько ампер.

Поскольку в земле нет тока, ток должен быть в нейтрали. Когда мы проводим это измерение, заземляющий провод действует как дистанционный контакт с концом нейтрального провода. Итак, мы измеряем падение напряжения на каком-то участке нейтрального проводника.

Теперь вернемся к первоначальному вопросу: как ток может попасть в землю в нормальных условиях? Нормальные условия — это единственные условия, при которых мы можем получить непрерывный ток в заземляющем проводнике.

Ответ можно найти в Справочнике национальных электротехнических норм. Одна нейтраль может быть заземлена более чем в одной точке! См. рисунки 250-7 и 250-8 (страницы 193 и 194 Справочника 1987 г.) и рисунки 1 и 2.

Рис.250-7.)
В 2-проводной или 3-проводной однофазной системе вторичного распределения заземляющие соединения выполняются на вторичной стороне трансформатора и на стороне сервисных разъединителей.

 

Рис. 2: 4-проводная, 3-фазная вторичная распределительная система 208Y/120 В (из NEC 1987 г., рис. 250-8.)
трансформатор в этой 4-проводной, 3-фазной, вторичной распределительной системе 208Y/120-В.Когда 3-проводное, 3-фазное сервисное оборудование устанавливается для питания в системе переменного тока этого типа, к сервисному оборудованию должен быть подключен заземленный (нейтральный) проводник.


Что это значит?

Если нейтраль подключена к земле более чем в одной точке, то нейтраль и земля подключаются параллельно между этими двумя точками. В соответствии с законами Кирхгофа такое соединение делает землю проводником с током при нормальных условиях!


Что это означает для платы ввода-вывода?

Вход/выход содержит сигнальную землю.Когда вход/выход подключен к другому оборудованию, которое заземлено в другом месте, тогда сигнальный провод заземления, поскольку он заземлен в двух точках, параллелен проводу заземления и нейтрали! Таким образом, ток нейтрали разделяется на три пути: нейтральный провод, провод заземления и сигнальная земля! ВИОЛА! Много ампер в сигнальном проводе заземления! I*I*R вызывает перегорание дорожек на платах. В зависимости от размера распределительного трансформатора, расстояния между портами ввода/вывода, а также размеров и длин проводов, действительно возможно иметь 100 ампер в сигнальном проводе заземления!

И у нас пожароопасно.

Две или более нейтральных точек заземления обязательно соединяют землю параллельно с нейтралью. Сигнальные земли всегда параллельны земле. Всякий раз, когда нейтраль заземлена в двух или более точках, сигнальная земля между двумя точками, особенно удаленно расположенными устройствами, может быть параллельна нейтрали. Когда это происходит, некоторая часть тока нейтрали будет находиться на сигнальной земле. Если ток нейтрали достаточно высок, это может вызвать перегрев платы ввода-вывода.


Что можно сделать, чтобы предотвратить эту ситуацию?

Чтобы заземляющий проводник не был токоведущим проводником параллельно с нейтралью, нейтраль должна быть ограничена одним заземляющим соединением.К счастью, заземление в одной точке разрешено как NEC, так и CEC.

 

Ричард Нут
— консультант по безопасности продукции, занимающийся безопасным проектированием, безопасным производством, сертификацией безопасности, стандартами безопасности и судебными расследованиями. Мистер Нут имеет степень бакалавра наук. в области физических наук Калифорнийского государственного политехнического университета в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния. Учился по программе MBA в Орегонском университете.Он бывший сертифицированный следователь пожаров и взрывов. Нут является пожизненным старшим членом IEEE, членом-учредителем Общества инженеров по безопасности продукции (PSES) и директором Совета директоров IEEE PSES. Он был председателем технической программы первых 5 ежегодных симпозиумов PSES и был техническим докладчиком на каждом симпозиуме. Цель г-на Нута в качестве директора IEEE PSES состоит в том, чтобы изменить среду безопасности продукта, не руководствуясь стандартами, а ориентируясь на технические решения; дать инженерному сообществу возможность разрабатывать и производить безопасный продукт без необходимости использования стандарта безопасности продукта; ввести технику безопасности в качестве обязательного курса в учебные программы по электротехнике.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *