1.7.109
В качестве естественных заземлителей могут быть
использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и
сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные
фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в
неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений,
водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных и
железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства
перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции
сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей,
проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями
при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать
в качестве заземлителей не допускается.
2.5.131
При прохождении ВЛ 110 кВ и выше в местности с
глинистыми, суглинистыми, супесчаными и тому подобными грунтами с удельным
сопротивлением 1000
Ом·м следует использовать арматуру железобетонных фундаментов, опор и пасынков
в качестве естественных заземлителей без дополнительной укладки или в сочетании
с укладкой искусственных заземлителей. В грунтах с более высоким удельным
сопротивлением естественная проводимость железобетонных фундаментов не должна
учитываться, а требуемое значение сопротивления заземляющего устройства должно
обеспечиваться только применением искусственных заземлителей.
Требуемые сопротивления заземляющих устройств опор ВЛ 35 кВ
должны обеспечиваться применением искусственных заземлителей, а естественная
проводимость фундаментов, подземных частей опор и пасынков (приставок) при
расчетах не должна учитываться.
Основные типы
Согласно ПУЭ (Правил Устройства Электроустановок) существуют система заземления ТN (включающая в себя группы TN-C, TN-S, TN-C-S), TT и IT.
Латинские буквы в обозначении имеют следующее значение:
- Т – источник питания соединен с землей;
- S – размыкание осуществляется разными проводниками;
- N – нейтраль;
- C – размыкаются одним проводником;
- I – изолированная токоведущая часть.
Зная, что означает каждая буква обозначения, можно определить устройство и принцип работы заземляющего устройства, к которому подключается электрооборудование.
Система ТN
Наиболее часто встречающаяся система защитного заземления. Главной ее особенностью служит наличие заземленной «наглухо» нейтрали питающей сети. Иными словами, нулевой выход питающей сети напрямую соединен с заземляющим контуром.
TN-C – данная система заземления широко применялась при постройке старых жилых помещений, а в наше время не используется при строительстве домов, так как является устаревшей и не отвечает всем стандартам безопасности. Такой вид заземления электроприборов применяется в трехфазных сетях с четырехжильным кабелем и однофазных сетях с кабелями имеющими две жилы. Главным недостатком данного типа, является отсутствие в кабелях защитной жилы заземления.
TN-S – система, часто используется для подключения зданий к электрической сети. Имеет наивысшую степень защиты, среди всех систем заземления. Нулевой и рабочий проводник, в этой системе, прокладываются отдельно друг от друга, при этом защитный проводник соединяется со всеми токоведущими частями зачищаемого оборудования. К недостаткам этого вида заземления модно отнести необходимость прокладки дополнительного кабеля.
TN-C-S – в этой системе, жила защитного проводника соединена с нейтральной рабочий жилой. Согласно правили электробезопасности, для системы TN-C-S требуется установка дополнительного заземления.
Система TT
Эта система широко применяется для обеспечения электробезопасности питающих подстанций и установок, имеющих отдельное заземляющее устройство. Часто используется для защиты отдельно стоящих помещений (гаражи, ларьки, ангары и другие сооружения).
Система IT
Источник питания в данной системе изолирован воздушной прослойкой или соединен элементом с большим сопротивлением, что позволяет существенно снизить ток утечки. Система заземления типа IT наиболее часто применяется в медицинских заведениях и лабораториях, для обеспечения корректной работы высокоточных, чувствительных к скачкам напряжения приборов.
2.5.129
На ВЛ должны быть заземлены:
1) опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства
молниезащиты;
2) железобетонные и металлические опоры ВЛ 3-35 кВ;
3) опоры, на которых установлены силовые или измерительные
трансформаторы, разъединители, предохранители и другие аппараты;
4) металлические и железобетонные опоры ВЛ 110-500 кВ без
тросов и других устройств молниезащиты, если это необходимо по условиям
обеспечения работы релейной защиты и автоматики.
Деревянные опоры и деревянные опоры с металлическими
траверсами ВЛ без грозозащитных тросов или других устройств молниезащиты не
заземляются.
Сопротивления заземляющих устройств опор, приведенных в
п.1, при их высоте до 50 м должны быть не более приведенных в табл.2.5.19; при
высоте опор более 50 м — в 2 раза ниже по сравнению с приведенными в
табл.2.5.19. На двухцепных и многоцепных опорах ВЛ, независимо от напряжения
линии и высоты опор, рекомендуется снижать сопротивления заземляющих устройств
в 2 раза по сравнению с приведенными в табл.2.5.19.
Таблица 2.5.19 Наибольшее сопротивление заземляющих устройств опор ВЛ
|
Удельное |
Наибольшее сопротивление заземляющего устройства, Ом |
| До 100 | 10 |
|
Более |
15 |
|
Более |
20 |
|
Более |
30 |
|
Более |
6·10 |
Допускается превышение сопротивлений заземления части опор
по сравнению с нормируемыми значениями, если имеются опоры с пониженными
значениями сопротивлений заземления, а ожидаемое число грозовых отключений не
превышает значений, получаемых при выполнении требований табл.2.5.19 для всех
опор ВЛ.
Для опор горных ВЛ, расположенных на высотах более 700 м
над уровнем моря, указанные в табл.2.5.19 значения сопротивлений заземления
могут быть увеличены в 2 раза. Сопротивления заземляющих устройств опор,
указанных в п.2 для ВЛ 3-20 кВ, проходящих в населенной местности, а также всех
ВЛ 35 кВ должны быть не более приведенных в табл.2.5.19: для ВЛ 3-20 кВ в ненаселенной
местности в грунтах с удельным сопротивлением до 100 Ом·м — не более 30 Ом, а в грунтах с
выше 100 Ом·м
— не более 0,3 Ом.
Сопротивления заземляющих устройств опор ВЛ 110 кВ и выше,
указанных в п.3, должны быть не более приведенных в табл.2.5.19, а для ВЛ 3-35
кВ не должны превышать 30 Ом.
Сопротивления заземляющих устройств опор, указанных в п.4,
определяются при проектировании ВЛ.
Для ВЛ, защищенных тросами, сопротивления заземляющих
устройств, выполненных по условиям молниезащиты, должны обеспечиваться при
отсоединенном тросе, а по остальным условиям — при неотсоединенном тросе.
Сопротивления заземляющих устройств опор ВЛ должны
обеспечиваться и измеряться при токах промышленной частоты в период их
наибольших значений в летнее время. Допускается производить измерение в другие
периоды с корректировкой результатов путем введения сезонного коэффициента,
однако не следует производить измерение в период, когда на значение
сопротивления заземляющих устройств оказывает существенное влияние промерзание
грунта.
Место присоединения заземляющего устройства к
железобетонной опоре должно быть доступно для выполнения измерений.
Классификация систем заземления
Различают следующие системы заземления:
- Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
- Система TT
- Система IT
Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.
Система ТN
Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.
Система TT
Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.
Система IT
Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.
Общие требования
2.2.5. В сетях 6-35 кВ промышленных предприятий для передачи в одном направлении мощности более 15-20 МВ·А при напряжении 6 кВ, более 25-35 МВ·А при напряжении 10 кВ и более 35 МВ·А при напряжении 35 кВ следует применять, как правило, гибкие или жесткие токопроводы преимущественно перед линиями, выполненными из большого числа параллельно прокладываемых кабелей.
Открытую прокладку токопроводов следует применять во всех случаях, когда она возможна по условиям генплана объекта электроснабжения и окружающей среды.
2.2.6. В местах, где в воздухе содержатся химически активные вещества, воздействующие разрушающе на токоведущие части, поддерживающие конструкции и изоляторы, токопроводы должны иметь соответствующее исполнение или должны быть приняты другие меры их защиты от указанных воздействий.
2.2.7. Расчет и выбор проводников, изоляторов, арматуры, конструкций и аппаратов токопроводов следует производить как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему напряжению и току), так и по условиям работы при коротких замыканиях (см. гл. 1.4).
2.2.8. Токоведущие части должны иметь обозначение и расцветку в соответствии с требованиями гл. 1.1.
2.2.9. Токоведущие части токопроводов следует выполнять, как правило, из алюминиевых, сталеалюминиевых и стальных проводов, труб и шин профильного сечения.
2.2.10. Для заземления токоведущих частей токопроводов должны предусматриваться стационарные заземляющие ножи или переносные заземления в соответствии с требованиями 4.2.25 (см. также 2.2.30, п. 3).
2.2.11. Механические нагрузки на токопроводы, а также расчетные температуры окружающей среды следует определять в соответствии с требованиями, приведенными в 4.2.46-4.2.49.
2.2.12. Компоновка и конструктивное выполнение токопроводов должны предусматривать возможность удобного и безопасного производства монтажных и ремонтных работ.
2.2.13. Токопроводы выше 1 кВ на открытом воздухе должны быть защищены от грозовых перенапряжений в соответствии с требованиями 4.2.167 и 4.2.168.
2.2.14. В токопроводах переменного тока с симметричной нагрузкой при токе 1 кА и более рекомендуется, а при токе 1,6 кА и более следует предусматривать меры по снижению потерь электроэнергии в шинодержателях, арматуре и конструкциях от воздействия магнитного поля.
При токах 2,5 кА и более должны быть, кроме того, предусмотрены меры по снижению и выравниванию индуктивного сопротивления (например, расположение полос в пакетах по сторонам квадрата, применение спаренных фаз, профильных шин, круглых и квадратных полых труб, транспозиции). Для протяженных гибких токопроводов рекомендуется также применение внутрифазных транспозиций, количество которых должно определяться расчетным путем в зависимости от длины токопровода.
При несимметричных нагрузках значение тока, при котором необходимо предусматривать меры по снижению потерь электроэнергии от воздействия магнитного поля, должно в каждом отдельном случае определяться расчетом.
2.2.15. В случаях, когда изменение температуры, вибрация трансформаторов, неравномерная осадка здания и т. п. могут повлечь за собой опасные механические напряжения в проводниках, изоляторах или других элементах токопроводов, следует предусматривать меры к устранению этих напряжений (компенсаторы или подобные им приспособления). На жестких токопроводах компенсаторы должны устанавливаться также в местах пересечений с температурными и осадочными швами зданий и сооружений.
2.2.16. Неразъемные соединения токопроводов рекомендуется выполнять при помощи сварки. Для соединения ответвлений с гибкими токопроводами допускается применение прессуемых зажимов.
Соединения проводников из разных материалов должны выполняться так, чтобы была предотвращена коррозия контактных поверхностей.
2.2.17. Выбор сечения токопроводов выше 1 кВ по длительно допустимому току в нормальном и послеаварийном режимах следует производить с учетом ожидаемого роста нагрузок, но не более чем на 25-30% выше расчетных.
2.2.18. Для токопроводов, выполняемых с применением неизолированных проводов, длительно допустимые токи следует определять по гл. 1.3 с применением коэффициента 0,8 при отсутствии внутрифазной транспозиции проводов, 0,98 при наличии внутрифазной транспозиции проводов.
Вопросы, затрагиваемые в ПУЭ
Регламентирование порядка эксплуатации различных видов защитных систем может быть представлено в виде определённого набора требований, касающихся обустройства отдельных конструкций.
Согласно им, функциональная готовность контуров заземления, в состав которых входит целый набор конструктивных элементов, должна подтверждаться следующими техническими данными:
- Описание конструкции и состава защитных устройств, применяемых в действующих электроустановках;
- Формулы для расчета их размеров, а также нормы сопротивления заземляющих устройств (ЗУ);
- Таблицы с корректировочными коэффициентами, позволяющими вводить поправки на качество и состояние грунта в месте размещения контура (с учётом материала отдельных элементов);
- Порядок организации и проведения контрольных испытаний, имеющихся у систем заземления.
На заметку. Наличие документально подтверждённых данных о рабочих характеристиках и надёжности функционирования контура заземления частного дома, например, позволит исключить вероятность поражения электрическим током животных и жильцов.
При его обустройстве предписывается действовать в строгом соответствии с ПУЭ, а также соблюдать все требования, касающиеся эксплуатации данного защитного устройства.
Виды материала (профили)
Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.
В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:
- При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
- Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
- Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
- Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.
Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий. Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично
В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов
Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.
К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:
- Во-первых, трубные элементы защитного контура должны размещаться на глубине, превышающей уровень промерзания грунта не менее чем на 80-100 см;
- Во-вторых, в особо засушливых местностях примерно треть длины заземлителя должна достигать влажных слоёв почвы;
- В-третьих, при выполнении второго условия следует ориентироваться на особенности расположения в данном регионе так называемых «грунтовых вод». В случае если они находятся на значительной глубине, по правилу, сформулированному в положениях ПУЭ, необходимо будет подготовить более длинные трубные отрезки.
С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.
Допустимые профили штырей
На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.
Из чего делается металлосвязь
Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:
- Типовая медная шина, имеющая сечение на менее 10 мм2;
- Алюминиевая полоса с поперечным сечением порядка 16 мм2;
- Стальная полоска 100 мм2 (типоразмер – 25х5 мм).
Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.
Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома)
При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины
Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта
Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.
