Електропостачання. Високовольтні заземлення

Всяке перевищення миттєвим значенням напруги на ізоляції амплітуди найбільшої робочої напруги прийнято називати перенапругою. Перенапруги, як правило, мають короткочасний характер, оскільки вони виникають при швидко загасаючих перехідних процесах або в аварійних режимах, час яких обмежується дією релейного захисту і системою автоматики. Залежно від причини, яка викликала перехідні процеси, перенапруги мають тривалість від одиниць мікросекунд до декількох годин. Навіть самі короткочасні перенапруги досить високої кратності можуть призвести до пробою або перекриття ізоляції з наступним відмиканням ушкодженого елемента мережі, перервою в електропостачанні споживачів або зниження якості електроенергії.

Основною характеристикою перенапруг є їхня амплітуда U _maxабо кратність, яка являє собою відношення U _maxдо амплітуди U _нр найбільшої робочої напруги для даного класу напруги: К _п = U _max / U _нр.

Перенапруги, окрім того, характеризуються формою, повторюваністю, широтою охвату мережі. Всі перераховані параметри перенапруг є випадковими величинами, що визначає необхідність статистичного підходу до обґрунтування вимог до електричної міцності ізоляції і характеристик захисних пристроїв.

Залежно від місця прикладення можна виділити різні типи перенапруг. Найбільше практичне значення мають фазні перенапруги. Вони впливають на ізоляцію струмопровідних частин електроустаткування від землі або заземлених конструкцій. Лінійні перенапруги розглядаються при виборі міжфазної ізоляції. Фазні перенапруги виникають між різними струмопровідними елементами однієї і тієї ж фази, наприклад, між сусідніми витками або котушками обмотки трансформатора, а також між нейтраллю та землею. Перенапруги між контактами комутуючих апаратів виникають у процесі відмикання ділянки мережі або при несинхронній роботі двох ділянок мережі.

Залежно від причин виникнення розрізняють дві групи перенапруг: зовнішні і внутрішні. Зовнішні перенапруги виникають при ударах блискавок і впливі інших зовнішніх відносно розглянутої мережі джерел енергії. Внутрішні перенапруги розвиваються за рахунок енергії підімкнених до мережі генераторів або реактивних елементів (L, С).

Для захисту людей і апаратури від перенапруг, а також при пробої ізоляції передбачається застосування заземлюючих пристроїв. В залежності від способу заземлення розподільної мережі і застосовуваних заходів безпеки згідно з вимогами Міжнародної електротехнічної комісії мережі поділяються на мережі з заземленою нейтраллю і мережі з ізольованою нейтраллю.

Для високовольтного обладнання передбачають мінімально два заземлювачі в заземлюючому пристрої. До високовольтного заземлюючого пристрою приєднують корпуси силових трансформаторів, металеві оболонки і панцеровані покриви високовольтних кабелів, розрядники, приводи роз’єднувачів, шафи комплектних трансформаторних підстанцій, шафи з лінійними трансформаторами ОМ і роз’єднувачами, металеві і залізобетонні опори ліній 10 кВ.

Заземлюючий пристрій складається з одного або декількох паралельно з’єднаних електродів, які знаходяться у ґрунті. З’єднувальні провідники (спуски) від засобів захисту і корпусів електроустаткування до заземлюючого пристрою в мережі високої напруги виконують із трьох скручених у джгут оцинкованих проводів діаметром 5 мм. В якості електродів застосовуються оцинковані або обміднені сталеві труби довжиною 2...3 м, діаметром 25...60 мм, товщиною стінки не менше 3,5 мм. Замість труб можна використовувати сталеві стрижні діаметром 12 мм, кутникову сталь 50х50х5 або 60х60х6 мм. Паралельне з’єднання електродів здійснюють одним або двома дротами, приварюючи їх на відстані 30...50 мм від верхнього кінця заземлювачів.

Для горизонтальних заземлювачів використовують сталевий оцинкований пруток діаметром 6 мм або неоцинкований діаметром 10 мм, сталеву смугу перетином не менш 48 мм² і товщиною не менше 4 мм, яка вкладається в ґрунт на ребро на глибину не менше 0,3 м.

Опір одиночного заземлювача r залежно від його розмірів і питомого опору ґрунту наведений в табл. 15.2.

Число вертикальних або горизонтальних заземлювачів для забезпечення нормованого опору R заземлюючого пристрою можна визначити за формулою n=r/ (R η), де η- коефіцієнт екранування або використання заземлювача (η= 0,7÷1,0).

На кабельних ділянках ВЛ СЦБ трансформатори ОМ розміщують у металевих шафах поблизу сигнальних точок. У шафі можлива установка одного або двох трансформаторів, високовольтних запобіжників і двох роз’єднувачів. Опір заземлюючих пристроїв таких шаф, щоглових і комплектних підстанцій (КТП) потужністю до 100 кВА включно незалежно від питомого опору ґрунту повинен бути не більше 10 Ом, а з трансформаторами потужністю більше 100 кВА – не більше 4 Ом.

 

 

Таблиця 15.2

 

Опір одиночного заземлювача

 

Питомий опір грунту, Ом∙м	Опір одиночного заземлювача, Ом
вертикального Ø 30 мм, довжиною 3 м	горизонтального
смуга шириною 30 мм, довжиною 5 м	дротового Ø 5 мм, довжиною
4 м	8 м	12 м

 

 

Викладені вище вимоги до норм опору заземлюючих пристроїв відповідають умовам забезпечення електробезпеки, які легко задовольнити для ґрунтів з невеликим (до 100 Ом∙м) питомим опором: досить мати, наприклад, чотири триметрові вертикальні заземлювачі або два восьмиметрові горизонтальні. При ґрунтах з більшим питомим опором витрати на заземлюючі пристрої значні. Тому як заземлюючі пристрої можна використовувати рейки, перехідний опір яких щодо баластової призми становить від 0,05 Ом/км (у сиру погоду влітку) до 20 Ом/км (взимку), наприклад, на станціях, де великий колійний розвиток сприяє зниженню напруги рейок щодо землі і де потрібні КТП значної потужності.

 

Питання для самоперевірки

 

1. Дайте визначення електромагнітної сумісності.

2. До чого призводить незабезпечення електромагнітної сумісності?

3. Що таке електромагнітна завада?

4. Якими характеристиками описується електромагнітна обстановка?

5. Назвіть види електромагнітних завад.

6. Поясніть механізм зв’язку електромагнітних впливів.

7. Від чого залежить величина залишкової напруги впливаючих ліній електропередач?

8. Що дає транспозиція проводів ЛЕП?

9. Як впливають системи електропостачання на суміжні пристрої, що нормально працюють при низьких напругах та струмах?

10. Яким чином захищають електроустановки від ушкоджень при зовнішніх електричних впливах?

11. Поясніть принципи зонного захисту пристроїв електроживлення від зовнішніх впливів.

12. Як виконуються високовольтні заземлення для захисту від перенапруг?

 

 

ДОДАТОК 1