книги из ГПНТБ / Умов П.А. Обслуживание городских электрических сетей учебник
.pdfпряжения в земле у поверхности трубы также наибольшее. По мере удаления от трубы падение напряжения на единицу длины уменьшается.
Если вольтметром измерить разность потенциалов на поверх ности земли при разных расстояниях от трубы и результаты нане сти на диаграмму, то получатся кривые, указанные на рис. 72.
Наивысший потенциал имеет труба (<р3 — потенциал заземлителя). Если пренебречь потерей напряжени в заземляющих про водниках, то такой же потенциал будет и на раме выключателя. Вблизи трубы потенциал упадет очень резко, а на расстоянии 15— 20 м от трубы он будет настолько незначителен, что его можно принять равным нулю.
Точки нулевого потенциала называют «землей» в электротех ническом смысле.
Сопротивление заземлителя растеканию тока представляет со бой не сопротивление контакта между'заземлителем и почвой (оно незначительно), а сопротивление почвы между заземлителем и поверхностью с нулевым потенциалом.
Сопротивление заземляющего устройства слагается из сопро тивления заземлителя и сопротивления заземляющих йроводников. Если не учитывать малое сопротивление заземляющих проводников, то сопротивление заземляющего устройства R3 определяют из ус ловия
где U3 — напряжение заземления по отношению к земле; /3 — ток замыкания на землю.
Когда человек касается рукой кожуха аппарата с поврежден ной изоляцией одной из фаз, например рамы выключателя, пока занного на рис. 72, то напряжение между рукой и ногами челове ка составляет
^прик~ Фз ф>
где fAipHK — напряжение прикосновения, т. е. напряжение между теми двумя точками цепи тока замыкания на землю, которых од новременно касается человек.
Если человек подходит к аппарату с поврежденной изоляцией одной из фаз, то напряжение между его ногами составляет
|
U шаг“ *Pi |
Фг> |
|
где |
t/шаг — напряжение шага (величину шага |
принимают равной |
|
0,8 |
м). |
|
|
|
При устройстве заземлений стремятся, чтобы t/дрик и £/шаг были |
||
возможно меньшими, что уменьшает |
опасность |
поражения. |
Правила устройства электроустановок устанавливают допусти мые величины сопротивлений заземляющих устройств.
В электроустановках напряжением выше 1000 в с большими токами здмыкания на землю (более 500 а) при всех замыканиях на землю срабатывает соответствующая релейная защита, отклю чающая поврежденную часть установки. Поэтому в таких уста
120
новках потенциал на заземляющих устройствах может появиться лишь кратковременно и маловероятно, чтобы в этот момент пер« сонал прикоснулся к частям установки, оказавшимся под напря жением, равным U3. Для указанных установок согласно ПУЭ со противление' заземляющего устройства должно быть не более 0,5 ом, а допустимая величина U3 не устанавливается.
В электроустановках напряжением выше 1000 в с малыми то ками замыкания на землю, в которых нейтрали не заземлены или заземлены через большое сопротивление, при замыкании на землю отключения поврежденного участка не произойдет, вследствие чего заземляющее устройство будет длительно находиться под напря жением U3 и увеличится вероятность прикосновения обслуживаю щего персонала к частям установки, оказавшимся под напряже нием U3. При использовании заземляющего устройства одновре менно для заземления электроустановок напряжением до и выше 1000 в напряжение заземления U3 согласно ПУЭ не должно пре вышать 125 б, а при использовании заземляющего устройства толь ко для заземления электроустановок выше 1000 в напряжение U3 не должно превышать 250 в.
Таким образом, сопротивление заземляющего устройства в ус тановке напряжением выше 1000 в с малыми токами замыкания на землю, если заземляющее устройство используется также для электроустановок напряжением до 1000 в, должно быть
где /3 — расчетный ток замыкания на землю.
Если заземляющее устройство используется только для элек троустановок выше 1000 б, то
В сетях с компенсацией емкостных токов расчетным током является остаточный ток замыкания на землю, который может возникнуть в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов, но не менее 30 а.
В обоих рассмотренных случаях R3 не должно превышать
10ом.
Вэлектроустановках до 1000 в с малыми токами замыкания
на землю R3 должно быть не более 4 ом. В таких же установках, присоединенных к трансформаторам и генераторам общей мощно стью не более 100 ква, R3 должно быть не более 10 ом.
Сопротивление заземляющих устройств опор ВЛ напряжением выше 1000 б в зависимости от удельного сопротивления грунта допускается 10—30 ом.
§ 28. Заземлители и заземляющие проводники
Заземлители могут быть естественные и искусственные. Естест венными заземлителями являются: металлические конструкции зда ний и сооружений, соединенные с землей, проложенные в земле
121
металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих газов); свинцовые оболочки кабе лей, проложенных в земле, если их не менее двух.
Втом случае, когда сопротивление заземляющего устройства при использовании естественных заземлителей будет удовлетво рять требованиям ПУЭ, устраивать дополнительное искусственное заземление не требуется.
Вкачестве искусственных заземлителей применяют вертикаль но забитые стальные трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм, угловую сталь, стальные стержни диаметром не менее 6 мм, гори зонтально проложенные стальные полосы толщиной не менее 4 мм, общим сечением не менее 48 мм2 и т. п. Сопротивление заземле ния заземлителей определяется в основном удельным сопротив лением грунта, размером и формой заземлителя, глубиной зало жения его в грунте.
Удельное сопротивление грунта зависит от его состава, плот ности, влажности и температуры и колеблется от 0,3*104 до
1,3-104 ом-см.
Внутреннюю сеть заземления в помещениях РУ выполняют в виде магистралей заземления и ответвлений от них к отдельным корпусам аппаратов.
Последовательное присоединение заземляющих корпусов элек трооборудования к магистрали заземления не допускается. Маги стральную заземляющую шину соединяют с заземлителем не ме нее чем двумя ответвлениями, присоединяемыми к заземлителю в разных местах.
Магистральную заземляющую шину и ответвления к заземля емым частям прокладывают открыто. Открыто проложенные за земляющие проводники окрашивают в черный цвет. При окраске их в иной цвет в местах присоединений и ответвлений необходимо прочертить две полосы черного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.
Сечения заземляющих проводников выбирают из расчета, что бы при протекании токов однофазных замыканий на землю тем
пература заземляющих проводников в установках выше 1000 в с
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 6 |
|
Минимальные размеры стальных заземлителей и |
заземляющих |
проводников |
||||
|
|
Прямоугольные про |
Заземлители |
|||
|
Диаметр |
водники и |
заземли- |
|||
|
тели |
|
|
|
||
Место прокладки заземлителей и |
круглых |
|
|
|
||
проводни |
|
|
из угловой |
из сталь |
||
заземляющих проводником |
ков и за |
сечение, |
толщина, |
|||
|
землите |
стали с |
ных груб |
|||
|
лей, мм |
мм* |
мм |
толщиной |
с толщи |
|
|
|
|
|
полок, |
мм |
ной сте |
|
|
|
|
|
|
нок, мм |
В зданиях ................................... |
5 |
24 |
3 |
2 |
|
1,5 |
В наружных установках . . . |
6 |
48 |
4 |
2,5 |
2,5 |
|
В зе м л е ....................................... |
6 |
48 |
4 |
4 |
|
3,5 |
122
большими токами замыкания на землю |
не |
превышала 400° С, в |
установках до и выше 1000 в с малыми |
токами сечение заземля |
|
ющих проводников выбирают не менее |
!/з |
сечения фазных про |
водников, но не менее указанных в табл. 6 и 7.
В электроустановках напряжением до 1000 в применяют в ка
честве заземляющих проводников медные ’ и |
алюминиевые про |
|||||
водники, минимальные сечения которых приведены в табл. 7. |
|
|||||
Заземляющие проводники соединяют друг |
с |
другом сваркой. |
||||
К заземляемым конструкциям их присоединяют |
тоже |
сваркой, |
а |
|||
к корпусам аппаратов, машин и т. п.— сваркой или болтами. |
|
|||||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
7 |
Минимальные сечения медных и алюминиевых заземляющих проводников |
|
|||||
в электроустановках напряжением до 1000 в |
|
|
||||
Наименование |
|
Сечение проводников, ммъ |
|
|||
|
|
медных |
алюминиевых |
|
||
|
|
|
|
|||
Голые проводники при открытой |
прокладке . . . |
|
4 |
6 |
|
|
Изолированные провода............................................... |
|
|
1,5 |
2,5 |
|
|
Заземляющие жилы кабелей или многожильных про |
|
|
|
|
||
водов в общей защитной оболочке |
с фазными |
жи- |
|
1 |
|
|
л а м и .................................................................. |
... |
|
|
1,5 |
|
|
П р и м е ч а н и е . Прокладка голых |
алюминиевых |
проводников в земле не допускается. |
Пайкой присоединяют заземляющие проводники к металлическим оболочкам кабелей и проводов.
Проходы заземляющих проводников сквозь стены и перекрытия выполняют в трубах, стальных обоймах или открытых проемах.
§29. Электроустановки с изолированной
иглухозаземленной нейтралью
Электроустановки могут быть с глухозаземленной и изолиро
ванной нейтралью.
Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформа тора или генератора, присоединенную к заземляющему устройст ву непосредственно или через малое сопротивление (трансформа торы тока и др.). Изолированной нейтралью является нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединен ная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.
Заземление нейтрали генератора или трансформатора называ ется рабочим заземлением в отличие от защитного заземления.
В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при замы кании между фазой и заземляющими проводниками должно быть обеспечено быстрое и надежное автоматическое отключение по врежденного участка. Поэтому в электроустановках напряжением до 1000 в обязательно соединение корпусов электрооборудования
123
с заземленной нейтралью установки. При нарушении изоляции, т. е электрическом соединении одной фазы с корпусом при глухозаземленной нейтрали, произойдет короткое замыкание и повреж денный участок будет отключен максимальным автоматом или предохранителем.
Глухое заземление нейтрали выполняют в четырехпроводных сетях переменного тока. Нулевые выводы силовых трансформато ров в этом случае заземляют наглухо и все части, подлежащие заземлению, непосредственно соединяют с заземленным нулевым выводом. Провод сети, соединяющий с заземленной нейтралью трансформатора, называют нулевым проводом. В цепи нулевого провода не должно быть предохранителей или разъединяющих при способлений. На воздушных линиях напряжением до 1 кв с глухозаземленной нейтралью крюки и штыри фазных проводов и арма туру железобетонных опор соединяют с нулевым проводом, на ВЛ с изолированной нейтралью — заземляют. Сопротивление за земляющего устройства опор ВЛ не должно превышать 50 ом.
В установках с изолированной нейтралью или нейтралью, за земленной через большое сопротивление, на нулевых выводах си ловых трансформаторов устанавливают пробивные предохраните ли, исключающие опасность поражения током, возникающую при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего на пряжений. При наличии воздушной сети со стороны низшего на пряжения трансформатора пробивной предохранитель устанавли вают на фазе С.
Пробивной предохранитель представляет собой фарфоровый патрон с двумя медными пластинами, между которыми проложе на слюдяная прокладка с отверстиями. Одна пластина предохра нителя присоединяется к нулевому выводу трансформатора, дру гая — к магистральной шине заземления. При повреждении изо ляции между обмотками высшего и низшего напряжений транс форматора происходит переход потенциала с обмотки высшего напряжения на обмотку низшего напряжения и в случае возник новения напряжения на нулевом выводе трансформатора более 500 в воздушный промежуток в слюдяной прокладке между пла стинами предохранителя пробивается и происходит переход опас ного потенциала в землю.
§ 30. Системы заземления РП, ТП и опор ВЛ
Для равномерного распределения потенциала на площади элек
троустановки |
применяют заземляющие устройства |
контурного |
типа. |
заземления распределительного пункта |
на 12 ячеек |
Система |
и распределение потенциала в разрезе А-—А показаны на рис. 73. Распределение потенциала внутри контура получается значи тельно равномернее, чем при одиночном трубчатом заземлителе, вследствие чего уменьшаются напряжения прикосновения и
шага.
124
3 0 5 0
А -А
Рис. 73. Система заземления РП (а) и распределение потенциала (б):
1 — заземлитель из труб. 2 — стальные шины, 3 — магистраль |
за |
земления внутри РП, 4 — кривая распределения потенциала |
|
125
Заземляющее устройство контурного типа состоит из стальных труб (заземлителей) диаметром 50 мм, длиной 2,5—3 м, соединен ных между собой заземляющими проводниками, выполненными из стальных шин сечением 40X4 мм. Шины прокладывают на глу бине 0,5—0,8 м, трубы забивают с таким расчетом, чтобы верх трубы находился от поверхности земли на глубине 0,5—0,7 м. Внутри распределительного пункта проложена магистраль зазем ления, выполненная из полосовой стали сечением 25X4 мм2. Ма гистраль заземления соединена с заземлителями стальными ши нами в четырех местах. Металлические корпуса оборудования присоединяют к магистрали заземления отпайками.
Также выполняют систему заземления трансформаторной под
станции. |
1 •104 ом -см сопротивле |
При удельном сопротивлении грунта |
|
ние заземления 16 заземлителей /?т= 5,4 |
ом, сопротивление зазем |
ляющих проводников из стальных шин Rm длиной более 50 м равно 8,5 ом. Если сопротивление заземления брони четырех за ходящих кабелей напряжением выше 1000 в (RK) принять рав ным 2 ом, то сопротивление заземления системы, приведенной на рис. 73, составит
R3 _____ Rt- R u -R*_____ |
5 ,4 -8,5-2 |
1,24 ом |
RiRm+RiRx + Rm-RK |
5,4 -8 ,5+ 5,4-2+ 8,5 -2. |
|
и при расчетном токе замыкания на землю /3= 100 а будет удов летворять требованиям ПУЭ.
Заземление опор ВЛ и мачтовых подстанций выполняют забив кой в грунт 2—10 заземлителей, представляющих собой угловую сталь 50X50X5 мм длиной 2,5 м и соединенных между собой стальными шинами 4X25 мм. Количество заземлителей зависит от удельного сопротивления грунта и определяется проектом.
От заземлителей к металлическим конструкциям мачтовых под станций и опор, подлежащих заземлению, по опорам проклады вают заземляющие спуски. Диаметр заземляющего спуска для ВЛ напряжением до 1 кв должен быть не менее 6 мм, для линии 6—10 кв — не менее 10 мм (сечение не менее 35 мм2).
§ 31. Эксплуатация заземляющих устройств
После окончания монтажа заземляющего устройства его схема и исполнительные чертежи передаются эксплуатационной органи зации.
Каждое заземляющее устройство имеет паспорт, в котором указана схема и дано описание устройства. Кроме того, в паспор те указывают дату включения в эксплуатацию и величины сопро тивлений заземляющего устройства при вводе в эксплуатацию и последующих измерениях, даты осмотров и ремонтов. ,
В процессе эксплуатации периодически измеряют сопротивле ние заземляющих устройств с выборочным вскрытием грунта для осмотра элементов заземляющего устройства. Согласно правилам
технической эксплуатации измерения и вскрытие грунта на РП и ТП проводят через год после включения в эксплуатацию и в по следующем — не реже одного раза в шесть лет, для опор воздуш ных линий — не реже одного раза в шесть лет. Сопротивление заземляющего устройства измеряют с помощью специального при бора, описанного в гл. VIII. При производстве текущего и капи тального ремонтов оборудования проверяют надежность присое динения заземляющих проводников к корпусам оборудования и прочность мест сварки, а также окрашивают заземляющие про водники.
Прочность мест сварки заземляющих проводников и отпаек от них проверяют простукиванием слесарным молотком. Надежность присоединения заземляющих проводников к корпусам электрообо рудования проверяют подтягиванием гаек болтового соединения ключом; при обнаружении ржавчины контактные поверхности со единения зачищают стальной щеткой.
Контрольные вопросы
1.Для чего служат заземляющие устройства?
2.Какие части электрических установок заземляют?
3.Какие требования предъявляют к заземляющим устройствам?
4.Как различаются электроустановки по состоянию нейтрали?
5.Каковы преимущества заземлителей, выполняемых по контуру РУ, по сравнению с одиночными заземлителями?
6.В чем заключается эксплуатация заземляющих устройств?
Глава VI
КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ
§ 32. Конструкция силовых кабелей
Силовые кабели предназначены для передачи и распределения
электрической энергии и изготовляются |
на |
напряжения |
1 , 3, 6 , |
||
1 0 |
кв и выше. |
бумажной |
пропитанной изоляцией |
||
с |
Эти .кабели выпускаются с |
||||
герметической оболочкой из |
свинца или |
из алюминия |
(ГОСТ |
18410—73*), с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим со ставом (ГОСТ 18409—73*), с резиновой теплостойкой изоляцией (ГОСТ 433—58) и пластмассовой изоляцией в пластмассовой обо лочке (ГОСТ 16442—70).
Рис. 74. Силовой трехжильный кабель СБ:
7 — верхний защитный покров, 2 — броня |
из |
двух |
стальных |
||
лент, в~~ бумажные ленты, пропитанные |
в |
компаунде |
(по |
||
душка), |
•# —свинцовая оболочка, 5 — поясная бумажная |
изо |
|||
ляция, |
5 —бумажный заполнитель, 7 — жильная |
бумажная |
изоляция, 8 — медные многопроволочные жилы
Силовой электрический кабель состоит из следующих основ ных элементов: токопроводящих жил, изоляции, герметической защитной оболочки и защитных покровов (рис. 74).
' Т о к о п р о в о д я щ у ю ж и л у изготовляют из мягкой меди ММ или алюминия АТ. Форма сечения жилы может быть круглой, сегментной и секторной. Стандартом предусмотрены сле дующие сечения токопроводящих жил силовых кабелей: 2,5; 4; 6 ;
10; |
16; |
25; |
35; |
50; |
70; |
95; |
120; |
150; |
185; |
240; |
300; |
400; |
500; 625 |
и |
800 мм2. |
и |
алюминиевые токопроводящие |
жилы изготовляют |
|||||||||||
|
Медные |
однопроволочными и многопроволочными. Однопроволочные жилы из меди изготовляют сечением до 50 мм2, из алюминия до 240 мм2. Для кабелей, имеющих однопроволочные жилы, в обозначении мар ки добавляют в скобках буквы «ож».
Силовые кабели могут иметь одну, две, три и четыре жилы. Сечение четвертой жилы меньше сечения каждой из трех осталь ных. Эта жила используется как нулевая.
* Указанные ГОСТы вводятся в действие с января 1975 г.
128
И з о л я ц и ю жил силовых кабелей выполняют из резины, пластмассы и пропитанной кабельной бумаги. Наиболее широко применяются силовые кабели с изоляцией из пропитанной кабель ной бумаги.
У силовых кабелей напряжением до 10 кв изолируют каждую жилу в отдельности (изоляция жилы) и все жилы вместе относи тельно оболочки (поясная изоляция). Промежутки между изоли рованными жилами заполняют бумажными жгутами (заполните лем).
Для уменьшения неравномерности электрического поля в кабе лях, которая обусловлена, наличием воздушных включений, между верхним слоем изоляции и герметизированной оболочкой наклады вается экран из слоя полупроводящей бумаги.
Бумажную изоляцию пропитывают изоляционным составом МП- 1 (80% брайтстока и 20% канифоли), в результате значитель но повышается ее электрическая прочность. Кабели, предназна ченные для вертикальных прокладок, имеют обедненно-пропитан- ную изоляцию или изоляцию, пропитанную нестекающим соста вом. Кабели с обедненно-пропитанной изоляцией после обычной пропитки дополнительно нагревают при вакууме, в результате удаляется значительная часть пропиточной массы и оставшаяся з изоляции пропиточная масса при вертикальной прокладке не вы текает.
Нестекающий состав в кабелях состоит из церезина (продукт переработки нефти и сланцевого масла), вязкого минерального масла, канифоли и полиизобутилена. Церезин обеспечивает нестекание пропиточного состава.
Толщина бумажной изоляции зависит от рабочего напряжения кабеля и сечения жил. Так, толщина изоляции жил в зависимости от сечения жил для кабелей со свинцовой и алюминиевой оболоч ками напряжения 1 кв составляет 0,75—0,95 мм, толщина поясной изоляции 0,5—0,6 мм; для кабелей напряжением 6 кв толщина изоляции жил и поясной изоляции составляет 2,0 и 0,95 мм и напряжением 10 кв — соответственно 2,75 и 1,25 мм.
В многожильных кабелях для различения фаз верхние ленты изоляции на каждой жиле имеют разный цвет: на одной жиле лента красная, на другой — черная, на третьей — цвета изоля ционной бумаги.
Для предохранения изоляции кабеля от попадания в нее влаги
и воздуха |
поверх изоляции накладывают |
г е р м е т |
и ч е с к у ю |
з а |
щ и т н у ю |
о б о л о ч к у . Герметические |
защитные |
оболочки |
вы |
полняют из свинца, алюминия, поливинилхлорида и негорючей
резины.
На герметическую оболочку кабеля накладывают несколько слоев защитного покрова. Назначение защитных покровов состоит в том, чтобы предохранить герметическую оболочку от коррозии и механических повреждений.
З а щ и т н ы й п о к р о в состоит из подушки, брони и наружного защитного покрова. Подушка, предохраняющая оболочку кабеля
9 Заказ 343 |
129 |