2.7 Найзағайдан қорғау және жермен қосқыш

Найзағайдан қорғау. Электр жабдықтарды пайдаланғанда,номинал кернеуден асып жоғарғы мәні қысқа мерзімге изоляцияға әсер етуі мүмкін, яғни тоқ кернеуінің күшінің артуы әсер етеді. Тоқ кернеуінің артуы пайда болу себептеріне байланысты екі топқа бөлінеді: сыртқы немесе атмосфералық және ішкі және коммутациялық.

Ішкі тоқ кернеуінің артуы желідегі ауыстырып қосулар және симетриялы емес қысқаша тұйықталулармен байланысты кейбір өтпелі режимдер кезінде пайда болуы мүмкін. Сыртқы тоқ кернеуінің артуы найзағай разрядтарымен және найзағайдың тіке соққыларынан пайда болады., олар бірнеше миллион вольтқа жетеді және барлық жұмыстық кернеудегі байланыс жолдары үшін өте қауіпті болуы мүмкін.

Тоқ кернеуінің анағұрлым үлкен шамасын беретін найзағайдың тіке соққыларынан қорғау – жай таратқыштардың көмегімен асырылады. Жай таратқыштарды ашық қосалқы станцияларда, электр тарату әуе байланыс жолдарында, трансформаторсыз әуе байланыс жолдарына қосылған айналмалы машиналарда орнатады.

Жай таратқыштардың екі түрін ажыратады – стержендік және арқанды. Стержендік жай таратқыштар ғимаратқа немесе арнайы құрылысқа орнатылған және қорғалатын объектінің үстінде ауытқитын стержен болып табылады.

Болат сымның көмегімен жай таратқышты жерге қосқышпен жалғастырады. Электрлік қондырғылардың найзағайға беріктігі талаптарына сәйкес байланс жолдарындағы жай таратқыштардың жермен қосқыштарының кедергілері 10-15 Ом-нан ал қосалқы станцияларда 4-5 Ом-нан аспауы керек.

Әуе байланыс жолдарын және кернеулігі 35 кВ қуаты 1600 кВА дейінгі трансформаторлары бар қосалқы станцияларды, сонымен қатар 3-20 кВ тарату қондырғыларын шинаға винтельді разрядталғыштарды және трубалық разрядталғыштардың екі жинағын арқылы қоғайды.

Қосалқы станциялардың аймағына орналасқан ашық тарату қондырғылары май бактары және трансформаторлық қорғанның ғимараттары найзағайдың тіке соққыларынан қорғайды. Жай таратқыштардың қосылу жері күштік трансформаторлардың жермен қосылған жерінен 15 м – ден кем болмауы керек.

Құрылыстарды қорғау үшін олардың металл конструкцияларын жермен қосуға немесе төбесін қосалқы станцияның жермен қосқыш контурына жалғаса жеткілікті болады. Металды май бактерін қорғау үшін оларды жермен қосады, ал құрамында металл бөліктері жоқ, құрылыстарды жай таратқыштармен қорғайды.

Стержендік жай қайтарғыштың зонасы басы жай қайтарғыштың басымен беттесетін қисық сызықты орта түзетін вертикаль конус болып табылады.

Қорғау зонасының горизанталь қимасы кез-келген биіктікте (h_х) радиюсы r_х болатын шеңбер болып табылады.

r_х-ты қорғау радиусы деп айтады. r_х/h_а қатысы қорғау коэффициенті (к_з) деп аталады, мұндағы h_а=h-h_х (h-жай қайтарғыштың биіктігі)

биіктігі h<=30 м жай қайтарғыш үшін

к_х= (2.36)

Кернеулігі 35 кВ орталық электр қуатын тарату бекетіндегі ашық тарату бекетінің найзағайдан қорғау прожекторлық мачтада және порталда жеке тұрған жай қайтарғышпен орындалған. Кернеулігі 10 кВ жабық тарату қондырғысының ғимаратын найзағайдың тіке соққыларынан қорғау шатырдың тікелей периметрі бойынша диаметрі 6 мм болатын найзағай қабылдағыш торды орнату жолымен жасалады. Тордың тоқ қайтарғыштары жермен қосқыш контурға қосылады.

Барлық ғимараттар категорияға бөлінетіндіктен, электр қуатын таратын орталық бекет І-категорияға жатқызылады. Жай қайтарғыштың қорғау зонасы дегеніміз найзағайдың тіке соққыларынан қорғау белгісі беріктік дәрежесімен қоғалған кеңістік бөлігі, яғни ғимараттың немесе құрылыстың іші. 99,5 % А зонасы және жоғары, соныме қатер 95 % В зонасы және жоғары қорғағыштарын бөліп ажыратады.

Оңаша жай қайтарғыштың қорғау зонасының пішіні 150 м-ге дейін жетеді.

А зонасы

R₀=(1,1-0,002h)h, м (2.37)

R_х=(1,1-0,002h)∙(h-h_x/0,85), м (2.38)

мұндағы R₀-жер дейінгі қорғау радиусы; м

h-жай қайтарғыштың биіктігі; м

h_х-қоғау зонасының көлденең қимасын жүргізгендегі биіктігі; м

R_х-h_х болғандағы радиус; м

В зонасы

R₀ =1,5h, м (2.39)

R_х=1,5(h-h_x/0,92), м (2.40)

Біздің жағдайда жай қайтарғыштың биіктігі h=18 м;

R₁-темір бетонды порталдардың биіктігіндегі қорғау радиусы; h₁=8,1 м

R₂- кернеулігі 10 кВ жабық тарату қондырғысының биіктігіндегі қорғау радиусы h=4,6 м.

Элекр қуатын тарататын орталық бекеті үшін В зонасын есептейміз

R₀=1,5∙18=27м

R₁=1,5(18 - )=13,8 м

R₂=1,5(18 - )=19,5 м

Жабық тарату қондырғысының ғимараты және ашық тарату қондырғысындағы жабдықтар толығымен жай қайтарғыштың қорғау зонасымен қорғалған.

Жермен қосу. Адам кернеу берілген электр қондырғылардың тоқ өткізетін бөліктерін немесе изоляциясы бұзылған тоқ өткізетін металды бөліктерді ұстаса, электр тоғына ұшырауы мүмкін.

Адамның электр тоғымен зақымдануы электрлік соққы және жарақат (күйік және тағы басқа) түрінде болуы мүмкін. Электр соққының нәтижесінде, адамның сіңірі тартылады, талып қалады, қан айналымы және жүрек соққысы тоқтауы мүмкін. Электрлік соққының нәтижесінде адам өлім кетуі де мүмкін. Электр тоғымен зақымдалғанда адам 12 В және одан жоғары кернеуге түскенде өлуі мүмкін.

Байқаусызда адамның тоқ өткізетін бөліктерге тиіп кетпеу үшін қорғау немесе тоқ өткізетін бөліктерді белгілі бір биіктікке орнату керек.

Кернеулігі 1000 В дейін және одан жоғары қондырғыларды жұмыс істейтін адамдардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жермен қосқыш қондырғыларды салу қажет және электр жабдықтары мен қондырғылардың металл бөліктерін жермен қосу керек. Жермен қосқыш қондырғылар желі жұмысының режимі және кернеу күшінің артуынан қорғауды қамтамасыз ететін талаптарды қанағаттандыруы керек.

Жермен қосқыш (жермен қосқыш электрод) дегеніміз тікелей жермен жанасып жатқан металл өткізгіш немесе өткіштер тобын айтамыз.

Жермен қосатын өткізгіш дегеніміз электрлік қондырғылардың жермен қосатын бөліктерін жермен қосқышпен байланыстыратын металл өткізгіштерді айтамыз.

Жермен қосқыш пен жермен қосатын өткізгіштердің жиынтығын жермен қосқыш қондырғы деп атаймыз.

Жермен қосқыштармен жермен қосатын өткізгіштердің кедергілерінің қосындысы жермен қосқыш қондырғының кедергісі деп аталады.

Электрлік қондырғыларда трансформаторлардың, аппараттрдың корпустері, өлшеуіш трансформаторларының екіші ретті орамдары, электрлік аппараттардың жетектері, таратылу қалқандарының, пульттардың, шкафтардың қаңқалары, тарату қондырғыларының металл құрылыстары кабельдік муфталардың металдық корпустері, кабельдердің сымдарының қабықтары және бронясын жермен қосу керек.

Аппараттың немесе электрлік қондырғылардың қалыпты жұмысын қамтамасыз етуге арналған жермен қосқыш жұмыстық жермен қосқыш деп аталады. Жұмыстық жермен қосыға трансформаторлардың, генераторлардың, доға өшіретін катушкалардың нейтральдарын жермен қосу жатқызылады.

Жабдықтарды найзағайдың соққыларынан қорғайтын, жермен қосқышпен жалғанатын, разрядталғыштардың, ұшқынды аралықтарын, стержендік және тростық жай қайтарғыштың көмегімен орындалатын найзағайдан қорғағыш қолданылады.

Жермен қосқыштарды орандау үшін кәдімгі және жасанды қосқыштар қолданылады.

Кәдімгі жермен қосқыштар ретінде су құбырлары, жерде төселген металл құбырлар, ғимараттардың металл және темір бетонды құрылымдары, кабельдердің қорғасынды қабықтары, әуе байланыс жолдары тіректерінің жермен қосқыштары, релстік жолдарды қолдануға болады.

Жасанды жермен қосқыштар ретінде диаметрі 10мм және 6мм – ден кем емес шыбықты дөңгелек болат, сонымен қатар, қалаңдығы 4 мм, қимасы 48 мм² –тан кем емес жолақты болат қолданылады.

Жермен қосқыштардың саны жермен қосқыш қондырғының қажетті кедергісіне және рұхсат етілген кернеуге байланысты анықталады.

Жермен қосуды есептеу жолы. Электрлік қондырғыларды есептегенде жермен қосқыштардың типі, олардың саны және орналастыру орны сонымен қатар, жермен қосқыш өткізгіштердің қимасын анықтайды. Жермен қосқыштарды қоршап тұратын жер қабаты бір келкі емес, сондықтан жер қабатының меншікті кедергісін тікелей өлшеулер арқылы табамыз.

Жер қабатының жермен қосқышты орнату жеріндегі меншікті кедергінің мәні былай анықталады:

(2.41)

мұндағы - жер қабатының меншікті кедергісі.

- кедергінің жоғарлау коэффициенті.

өлшеулердің мәліметтері болмағанда есептеу үшін жер қабатының меншікті кедергілерінің мәні анықтамалық кітаптың 2.12 кестесінен алынады.

Жер қабатының меншікті кедергісін біле отырып, жеке тұрған жерменқосқыштың кедергісін анықтауға болады.

Тік жермен қосқыштың кедергісі мына ыңғайлы формуламен анықталады:

(2.46)

Тік жермен қосқыштардың саны R₀=R₁ және R =R_з мәндері бойынша анықталады.

(2.47)

мұндағы - қолдану коэффициенті (кесте бойынша анықталады).

2.7-кесте. Анықтамалық кітаптың кестесі

Жер қабатының сипаты	Орнату тереңдігі, м	Есептік коэффициенттер
Саз бен құмнан тұратын тау жынысы Саздан төмен де (0,6) бақша жері Саз бен гравийдің қоспасы Әктас Құммен гравий қоспасы Торф Құм Саз балшық	0,8-3,8 0-3 0-2 0-2 0-2 0-2 0-2 0-2	2 - 1,8 2,5 1,5 1,4 2,4 2,4	1,5 1,32 1,2 1,51 1,3 1,1 1,56 1,56	1,4 1,2 1,1 1,2 1,2 1,0 1,2 1,2

Егер жермен қосқыштардың арақашықтығы а және а/ қатысы қосалқы станцияның параметрі бойынша дұрысталса, онда жермен қосқыштардың саны қолдану коэффициентінің жаңа мәнімен қайта есептеледі.

Жермен қосқыштар горизонтальметалл жолақтардың көмегімен жалғанады, сондықтан олардың кедергісін R_п ескеру керек:

(2.48)

мұндағы: - жолақтың қолдану коэффициенті;

- жолақтың ұзындығы, см;

- жолақтың ені, см;

- жолақтың салу тереңдігі, см;

Жайылу кедергісінің R_з есептік шамасын таңдап, алғаннан кейін, кәдімгі жермен қосқыштардың кедергісін R_е ескеріп, жасанды жермен қосқыштардың кедергісін R_и анықтаймыз:

(2.49)

Жер қабығының қабаттарымен берік контакт орнату үшін, жермен қосқыштарды 0,7 м тереідікке орналастырады.

Жермен қосқышты есептеу. Кернеулігі 6/0,4 кВ қосалқы станцияның жермен қосқыш электродтарының санын анықтау. Кернеулігі 6 кВ жанындағы нейтраль – изоляцияланған, ал 0,4 кВ жағында саңылаусыз тұйықталған. 6 кВ әуе байланыс жолдарының жалпы ұзындығы =1,077 км, кабель байланыс жолдарының ұзындығы км.

Жер қабатының меншікті кедергісі Ом∙см

Шешуі:

1 Кернеулігі 6 кВ желідегі бір фазалы жерге тұйықталудың тоғы

А (2.50)

2 Кернеулігі 6 кВ желідегі жалпы жермен қосқыш қондырғының кедергісі

Ом (2.51)

380/220 В желінің жермен қосқыш қондырғысының кедергісі 4 Ом көп болмауы керек, сондықтан жермен қосқыш қондырғының кедергісін 4 Ом деп аламыз.

2. Жер қабатының есептік меншікті кедергісі

Ом∙см (2.52)

мұндағы кесте бойынша алынған.

4 Жермен қосқыштар ретінде жолақты электродтарды аламыз. Жекелеген жолақты жермен қосқыштың кедергісі мынаған тең:

Ом (2.53)

Жермен қосқыштарды қатарға орналастырып, арасындағы қашақтықты а=6м деп аламыз.

Жермен қосқыштардың саны

(2.54)

мұндағы 0,8 а/ >1 болғандағы мәні.

Сонымен қатар, қосалқы станцияларда контурлық жермен қосу қолданылады, себебі ол тигізу кернеуінен, қадамды кернеуден қорғайды. Сонда контурлық жермен қосқыштың мақсаты – тигізу және қадамды кернеудің мәнін мейілінше азайтып, қауіпсіз болу жағдайларын жасау керек. Контурлық жермен қосқыштың беріктігін жоғарлату үшін, вертикаль шиналар орнатылады.