3.10 Выбор защиты от перенапряжений и от поражения электрическим током

Защиту от перенапряжений спроектированной ВЛИ 0,38 кВ необходимо выполнять во всех случаях, предусмотренных требованиями [2].

Особого внимания требуют участки ВЛИ 0,38 кВ:

- проходящие по открытой или высокой местности;

- в зонах со среднегодовой грозовой активностью более 40 ч.;

- в населенной местности и в местах скопления людей;

- подключаемые к трансформаторным подстанциям;

- стыкующиеся с кабелями или с кабельными вставками;

- заканчивающиеся вводом в здание с дорогостоящим электрооборудованием.

Для защиты от перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами, при монтаже ВЛИ 0,38 кВ необходимо предусмотреть использование:

- заземляющих устройств, состоящих из заземлителя, размещенного в земле и заземляющих проводников (спусков) для деревянных опор или заземляющих выпусков арматуры железобетонных стоек;

- аппаратов защиты от перенапряжений: разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН).

Заземляющие устройства (выполняемые согласно требованиям глав 1.7 и 2.4 [2]) необходимо применять, также для:

- повторного заземления несущего нулевого провода;

- заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛИ 0,38 кВ;

- для заземления разрядников и ОПН.

В качестве заземляющих проводников на опорах ВЛИ 0,38 кВ следует применять оцинкованную круглую сталь диаметром не менее 6 мм. Допускается применять неоцинкованную круглую сталь диаметром не менее 6 мм, имеющую антикоррозионное покрытие.

Разрядники и ОПН, устанавливаемые на опорах ВЛИ 0,38 кВ для защиты кабельных вставок от грозовых перенапряжений, должны быть присоединены к заземлителю отдельным спуском.

Ограничители перенапряжений являются более современными защитными аппаратами от перенапряжений по сравнению с разрядниками. В качестве ограничителя перенапряжений можно использовать специально спроектированный для ВЛИ 0,38 кВ ОПН типа LVA-280A и LVA-440A, а также их аналоги LVA-280В и LVA-440В. Данный тип ОПН защищает ВЛИ 0,38 кВ и подключенное оборудование не только от грозовых разрядов, но также и от других перегрузок, в том числе от коммутационных.

Менее приспособлены для ВЛИ 0,38 кВ ОПН отечественного производства типа ОПН-П1-0,38УХЛ1, у которого оба вывода не изолированы, поэтому после подключения к нему проводников требуется неизолированные выводы этого ОПН заизолировать специальной термоусаживаемой лентой.

Согласно [2] в начале и в конце каждой магистрали ВЛИ 0,38 кВ должны быть установлены на проводах зажимы для присоединения приборов контроля напряжения и переносного защитного заземления.

Наличие на проводах ВЛИ 0,38 кВ в начале и в конце ее специальных зажимов позволяет подключать в этих местах приборы для измерения напряжения, а также переносное защитное заземление для выполнения ремонтных и регламентных работ на ВЛИ 0,38 кВ.

В качестве такого зажима можно использовать изолированный адаптер типа PMCC, который оптимально спроектирован для применения на ВЛИ напряжением до 1 кВ, удобен при монтаже и надежен в эксплуатации.

Для проведения регламентных и ремонтных работ на ВЛИ 0,38 кВ рекомендуется применять набор закороток (перемычек) типа МТ-206 и переносное защитное заземление, состоящее из провода заземления типа МТ-245 (заземляющий проводник) и заземляющего прутка типа PT-INOX-160/AA-1M (заглубляемого в земле).

Заземление ТП 10/0,4 кВ осуществляется присоединением заземляемого оборудования к заземляющему устройству. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора, должно быть не более 4 Ом при номинальном напряжении 380 В. Это сопротивление должно быть обеспечено с учётом заземлителей нулевого провода ВЛИ 0,38 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали трансформатора, т.е. на ТП, не должно быть более 30 Ом. Сопротивление повторных заземлителей нулевого рабочего провода каждой ВЛИ 0,38 кВ должно быть не более 10 Ом.

В курсовом проекте рекомендуется выполнить расчет сопротивления заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ. Заземление ТП 10/0,4 кВ может быть обеспечено не одним лишь искусственным, но и естественным заземлителем, например свинцовыми оболочками кабелей или повторными заземлителями на ВЛИ 0,38 кВ. Искусственный заземлитель может состоять из вертикальных электродов (стержневых заземлителей) и соединительной полосы.

В сельских сетях в качестве стержневого заземлителя рекомендуется применять угловую сталь или трубу. Сопротивление одного заглубленного вертикального электрода, определяется по формуле:

, (34)

где ρ_р – расчетное значение удельного сопротивления грунта, Ом·м; l_В – длина стержня, м; d – эквивалентный диаметр элемента, для уголка он равен 0,95 от ширины уголка, для полосы - 0,5 от ее ширины, м; t – глубина заложения верхнего конца вертикального элемента, до 0,8 м.

Расчётное значение удельного сопротивления грунта определяется по выражению:

ρ_Р=К·ρ, (35)

где К – коэффициент сезона, равный 1,5 для вертикальных заземлителей и 2,2 - для горизонтальных заземлителей; ρ – удельное сопротивление земли в месте установки подстанции, для Орловской области можно принять: ρ = 60 Ом·м.

Примерное число вертикальных стержней без учёта их взаимного экранирования определяется по выражению:

, (36)

где – общее сопротивление заземляющего устройства при использовании его одновременно для электроустановок до 1 кВ и свыше 1 кВ, Ом.

Общее сопротивление заземляющего устройства для электроустановок до и свыше 1 кВ:

, (37)

, (38)

где I_ЗНЗ – ток замыкания на землю в сети выше 1 кВ (с изолированной нейтралью).

Ток замыкания на землю определяется по формуле:

, (39)

где Uн – номинальное напряжение, Uн=10 кВ; L_ВЛ, L_КЛ – длина соответственно воздушных линий и кабельных, электрически соединенных между собой (отходящих от общих шин), км.

Для выравнивания потенциала со стороны входа к подстанции должно быть не менее двух вертикальных стержней, причём подойти к ТП можно как с одной стороны, так и с другой. Поэтому число вертикальных стержней должно быть не менее четырех.

Тогда, результирующее сопротивление вертикальных стержневых заземлителей:

, (40)

где η_к.в – коэффициент использования вертикальных стержней (при четырех стержнях η_к.в = 0,5).

Сопротивление соединительной полосы можно определить по формуле:

, (41)

где l_Г – длина всей соединительной полосы, м.

Тогда, результирующее сопротивление горизонтального контура с учетом экранирования вертикальными стержнями:

, (42)

где η_к.г – коэффициент использования горизонтального заземлителя (в замкнутом контуре с четырьмя вертикальными стержнями η_к.г = 0,45).

Общее сопротивление заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ определяется по формуле:

. (43)

Полученное значение общего сопротивления заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ должно удовлетворять условию: ≤ 4 Ом.