Головна заземлювальна шинаУ кожній електроустановці напругою вище 1кВ, в якій виконується система зрівнювання потенціалів, необхідно передбачити влаштування ГЗШ. Якщо будівля має кілька окремих вводів, то ГЗШ потрібно влаштовувати для кожного ввідного пристрою. За наявності вбудованих трансформаторних підстанцій ГЗШ необхідно влаштовувати для кожної з них. ГЗШ слід виконувати з міді, латуні; допускається виготовляти зі сталі. Застосування алюмінієвих шин не допускається. Переріз ГЗШ повинен забезпечити її провідність не меншу, ніж провідність того з безпосередньо приєднаних до неї провідників, у якого провідність май найбільше значення. Конструкція ГЗШ повинна передбачати можливість індивідуального приєднання і від’єднання провідників тільки за допомогою інструмента. ГЗШ можна розташовувати всередині ввідного пристрою електроустановки напругою до 1кВ або влаштовувати окремо біля нього в місці, доступному і зручному для обслуговування. Як ГЗШ можна використовувати РЕ -шину ввідного пристрою. В місцях, доступних особам, які не експлуатують електроустановку, влаштовувати окрему ГЗШ не рекомендується, якщо уникнути цього неможливо, то окрему ГЗШ слід розташовувати в шафі з дверима, що зачиняються на ключ.
5.Захисні заземлювальні провідники. Як захисні провідники в електроустановках напругою вище 1кВ можна використовувати: 1) спеціально передбачені для цього провідники: - жили багатожильних кабелів і проводів; - ізольовані або неізольовані провідники, прокладені в огороджувальній конструкції (трубі, коробі, лотку) спільно з фазними провідниками лінії живлення; - стаціонарно прокладені ізольовані або неізольовані провідники; 2) відкриті провідні частини: - алюмінієві оболонки кабелів; - металеві оболонки і опорні конструкції комплектних пристроїв і шино проводів, які входять до складу електроустановки напругою до 1кВ; - металеві труби електропроводок; 3)деякі сторонні провідні частини: - металеві конструкції будівель і споруд (ферми, колони, тощо); - сталеву арматуру залізобетонних будівельних конструкцій будівель і споруд; - металеві конструкції виробничого призначення (підкранові рейки, галереї, площадки, шахти ліфтів і підйомників, тощо). Провідники, спеціально передбачені для використання, як захисні, не можна використовувати з іншою метою. Забороняється використовувати як захисні провідники такі провідні частини: - труби газопостачання та інші трубопроводи горючих або вибухонебезпечних речовин і сумішей; - труби водопостачання, каналізації і центрального опалення; - несучі троси для тросової проводки; - свинцеві оболонки кабелів і проводів; - конструкції частин, які можуть зазнавати механічного пошкодження в нормальних умовах експлуатації. РЕ -провідник, якщо він не входить до складу лінії (кабелю, проводу), що живить дане обладнання, не допускається використовувати для виконання функцій РЕ -провідника обладнання, яке отримує живлення від іншої лінії. Також не допускається використовувати відкриті провідні частини електрообладнання як РЕ -провідники для іншого обладнання.
ТЕМА. РОЗРАХУНОК ЗАЗЕМЛЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ План: 1. Рекомендації до розрахунку заземлювальних пристроїв. 2. Використання штучних заземлювачів. 1.Рекомендації до розрахунку заземлювальних пристроїв. При розрахунку заземлювальних пристроїв визначається тип заземлювача, їх кількість, місце розташування та переріз заземлювальних провідників. Цей розрахунок виконується для очікувального опору заземлювального пристрою згідно ПУЕ. Грунт, що є навколо заземлювача, не є однорідним. Наявність в грунті піску, будівельного сміття та грунтових вод викликає вплив на опір заземлювача. Тому ПУЕ рекомендує визначити питомий опір p грунту шляхом безпосередніх вимірів в тому місці, де будуть розміщуватись заземлювачі. Отриманий шляхом замірів питомий грунту є важливою величиною, що визначає опір заземлювального пристрою. При цьому слід враховувати сезонні коливання питомого опору. Весною та осінню він нижчий, чим зимою та літом. Збільшення питомого опору землі в зимній та сухий час враховується за допомогою коефіцієнтів збільшення. Коефіцієнт збільшення показує, у скільки раз розрахунковий питомий опір грунту більший в порівнянні з виміряним в теплу пору року (в травні - жовтні). Величина коефіцієнта підвищення залежить від стану грунту в час замірів і від кількості опадів, що випали перед замірами. Розрізняють три значення коефіцієнтів: Ψ 1 – питомий опір грунту відповідає приблизно мінімальному значенню (грунт вологий, перед вимірами була велика кількість опадів); Ψ 2 – питомий опір грунту відповідає приблизно середньому значенню (грунт середньої вологості, перед вимірами була невелика кількість опадів); Ψ 3 – питомий опір грунту відповідає приблизно найбільшому значенню (суха земля, перед вимірами не було опадів). Розрахункове значення питомого опору грунту в місці спорудження заземлення: p = pвим ∙ Ψ; Де: pвим – виміряний питомий опір; Ψ – коефіцієнт підвищення опору. При відсутності даних вимірів для розрахунку використовуються приблизні значення питомих опорів грунтів (Ом ∙ м): Пісок вологий …………………………………10-100; Гравій, щебінь………………………………… 200; Орана земля, змішаний грунт (глина, вапно, щебінь)……………………….. 10; Суглинок або глина (вологість 40% по об’єму)…………………… 4-8; Глина (40% по об’єму)……………………….. 1-4; Кам’янистий шар………………………………400.
Розрахункові значення коефіцієнтів підвищення опору для різних грунтів та глибин закладення.
Знаючи розрахунковий питомий опір грунту, можна визначити опір одного заземлювача. Опір вертикального пруткового заземлювача довжиною до 5 м діаметром не менше 16 мм визначається: Rо.пр.=0, 00227 ∙ p; Де: p – розрахунковий питомий опір.
Опір електроду із кутової сталі розмірами 50х50х5мм довжиною 2, 5м: Rо.кут.=0, 0034 ∙ p; Опір електроду із труби діаметром 60мм довжиною 2, 5м: Rо.тр.=0, 00325 ∙ p; При використанні штучних заземлювачів потрібно мати на увазі, що одиночні заземлювачі, що закладені в грунт (при відстані один від одного не менше 2, 5-3 м), викликають явище взаємного екранування між заземлювачами. В результаті екранування загальний опір п заземлювачів не дорівнює сумі опорів одиночних заземлювачів R1, тому опір складного заземлювача дорівнює: R∑ = R1/ п ∙ η; Де: η – коефіцієнт екранування (використання) трубчатих заземлювачів, який залежить від числа та взаємного розташування заземлювачів. Величина коефіцієнта екранування η визначається з таблиці:
Число вертикальних заземлювачів визначається п = R0/Rз∙ η; Де: R0=R1 і R∑ = Rз. Заземлювачі з’єднують шляхом горизонтальних (протяжних) металевих полос, опір яких Rп потрібно враховувати, якщо опір R∑ вертикальних заземлювачів більший опору Rз, що прийнятий по нормах: Rп ={0, 366 ∙ p/ η п ∙ lп}∙ lg (2∙ lп/bп ∙ tп); Де: η п – коефіцієнт використання полоси; lп - довжина полоси, см; bп - ширина полоси, см; tп – глибина закладки полоси, см. Якщо враховується опір з’єднувальної полоси – горизонтального поперечного заземлювача, то зменшується необхідна кількість заземлювальних вертикальних електродів. Після вибору розрахункової величини опору Rз знаходять опір штучних заземлювачів Rшт, при цьому враховують опір Rприр. природніх заземлювачів: Rшт = Rз ∙ Rприр./ Rприр. - Rз; Провідність штучних заземлювачів 1/Rшт складається із провідностей вертикальних заземлювачів 1/R∑ і стальної горизонтальної полоси 1/Rп, яка з’єднує вертикальні заземлювачі:
1/Rшт = 1/R∑ +1/Rп; Де: R∑ – обраховується з урахуванням коефіцієнта екранування. По формі розташування заземлювачів розрізняють виносне та контурне заземлення. При виносному заземленню всі заземлювачі розташовують в певному місці, причому відстань між заземлювачами не менше 2, 5-3м. За допомогою магістралей заземлення до виносного заземлення приєднується електрообладнання. Приклад №1. Визначити число заземлювачів підстанції напругою 10/0, 4кВ. На стороні 10кВ нейтраль силового трансформатора ізольована, на стороні 0, 4кВ наглухо заземлена. Загальна довжина повітряної лінії 10кв lп=10км, а кабельної лінії 10кВ lк=20км. Питомий опір грунту, що виміряний в червні дорівнює pвим = 0, 6∙ 104 Ом ∙ см. В період вимірювань вологість була середньою. Розв’язок. Ємнісний струм замикання на землю в мережі 10 кВ визначається: Із=U(35 ∙ lк+ lп)/350=10(35∙ 10+ 20)/350=10, 6А. Опір заземлювального пристрою в мережі 10 кВ при загальному заземленні визначається: Rз=Uз/Iз= 125/10, 6=11, 8Ом. Загальний опір заземлювального пристрою в мережі 10кВ і 380В має бути не більше 4 Ом. Приймаємо опір заземлювального пристрою 4 Ом. Розрахунковий питомий опір визначається: p = pвим ∙ Ψ =0, 6∙ 104 ∙ 1, 5=0, 9∙ 104 Ом ∙ см. Де: Ψ = Ψ 2 – питомий опір грунту відповідає приблизно середньому значенню вологості, дорівнює 1, 5 для суглинку. Вибираємо в якості заземлювачів сталеві електроди діаметром 16мм. Опір одного заземлювача визначається: Rо.пр.=0, 00227 ∙ p=0, 0227∙ 0, 9∙ 104 =20, 4Ом. Приймаємо розташування заземлювачів в ряд з відстанню між ними а=6м. Визначаємо число заземлювачів: n = Rо.пр/ η ∙ Rз=20, 4/0, 8∙ 4=6, 3шт. Приймаємо число заземлювачів дорівнює 6шт. Де: η = 0, 8 при а/l = 1. Приклад №2. Визначити число заземлювачів підстанції напругою 10/0, 4кВ. На стороні 10кВ нейтраль силового трансформатора ізольована, на стороні 0, 4кВ наглухо заземлена. Струм однофазного замикання на землю на стороні 10кВ Із=25А. Питомий опір грунту в місці спорудження підстанції pвим = 2∙ 104 Ом ∙ см. Підстанція отримує живлення двома кабелями напругою 10кВ. Виміряний опір оболонок кабелів Rприр. =5, 65 Ом. Периметр контуру заземлювального пристрою навколо підстанції L=50 м. Відстань між заземлювачами 5 м. Розв’язок. Так як опір заземлювального пристрою загальний для напруги 10 кВ і 0, 4 кВ, то: Опір заземлювального пристрою визначається: Rз=Uз/Iз= 125/25=5Ом. Приймаємо опір заземлювального пристрою 4 Ом. Так, як величина опору природного заземлення Rприр. =5, 65 Ом більша допустимого по нормах Rз= 4Ом, то слід додатково спорудити штучні заземлювачі, опір яких визначаємо: Rшт = Rз ∙ Rприр./ Rприр. - Rз ∙ Rшт = 4∙ 5, 5./ 5, 65 – 4=13, 5 Ом. Вибираємо в якості заземлювачів сталеві електроди діаметром 16мм. Опір одного заземлювача визначається: Rо.пр.=0, 00227 ∙ p=0, 0227∙ 2∙ 104 =68Ом. Якщо периметр 50м, то при відстані між заземлювачами 5м кількість заземлювачів дорівнює: n = 50/5=10шт. Приймаємо η = 0, 59 при а/l = 1. Визначаємо опір заземлювального пристрою без врахування горизонтального поперечного заземлювача: Rшт1= Rо.пр/ η ∙ n =68/0, 59 ∙ 10 = 11 Ом. Так, як опір Rшт1 менший додатково встановлених заземлювачів Rшт =13, 5 Ом, то число заземлювачів, що дорівнює n = 10шт вибрано правильно і враховувати опір горизонтального поперечного заземлювача не потрібно. Якби Rшт1> Rшт, , то слід вираховувати опір горизонтальних поперечних заземлювачів: Rп = (p/Квик.) ∙ ln (lп2/bп ∙ tп); Де: Квик – коефіцієнт використання горизонтальних поперечних заземлювачів, який залежить від а/l і числа вертикальних заземлювачів в ряду, приблизно дорівнює 0, 75-0, 85. Визначається загальний опір з вертикальних та горизонтальних заземлювачів з формули: 1/Rшт = 1/R∑ +1/Rп; Далі порівнюється загальний опір з допустимою величиною Rз.
ТЕМА. БЛИСКАВКОЗАХИСТ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД. План: 1. Перенапруги та захист від перенапруг. 2. Типи блискавкозахисту будівель та споруд. 1.Перенапруги та захист від перенапруг. Перенапругою називається будь-яке підвищення напруги до величини, що небезпечна для ізоляції електроустановки, яка розрахована на робочу напругу. Перенапруги поділяються на внутрішні та атмосферні. До внутрішніх перенапруг відносяться режимні, комутаційні та дугові. Режимні перенапруги виникають в електроустановках при зміні режиму роботи, наприклад при відключенні короткого замикання, або різкій зміні навантаження і т.п. Комутаційні перенапруги виникають в електроустановках при розриві кола змінного струм, яке має індуктивність та ємність, наприклад при відключенні струмів холостого ходу трансформаторів, асинхронних двигунів, ліній електропередач. Дугові перенапруги виникають в електроустановках вище 1000В при однофазних замикання на землю, їх величина перевищує в 4-4, 5 рази номінальну напругу. Атмосферні перенапруги виникають при грозових розрядах. На відміну від комутаційних вони не залежать від величини робочої напруги електроустановки. Атмосферні перенапруги поділяються на індуковані перенапруги і перенапруги від прямих ударів блискавки. Індукційцні перенапруги виникають при грозовому розряді поблизу електроустановки або лінії електропередач за рахунок індуктивного впливу. При індукованих перенапругах в електроустановках, що використовують троси, амплітуда перенапруги не перевищує 300-400кВ. Тому індукційні перенапруги небезпечні для електроустановок напругою до 35кВ і безпечні для електроустановок напругою 110кВ і вище. Найбільш небезпечні перенапруги від прямих ударів блискавки. Вимірювання показують, що струми блискавки є в межах 10-250кА, а найчастіше 25кА. Швидкість зміни струму (крутизна) різна, за звичай при розрахунку беруть 50кА/мкс при амплітуді струму 200кА. Для захисту електроустановок від атмосферних перенапруг застосовують блискавковідводи, захисні троси, розрядники, обмежувачі перенапруг і захисні проміжки. Блискавковідвод захищає споруду від прямих ударів блискавки. Стержневий блискавковідвід являє собою високий стовп з прокладеним вздовж нього стальним проводом, який з’єднаний із заземлювачем. Тросовий блискавковідвід - заземлений в декількох точках провід, що розташований над проводами лінії електропередач. 2.Типи блискавкозахисту будівель та споруд. Всі будівлі та споруди поділяються на три категорії: І - виробничі будівлі та споруди з вибухонебезпечними приміщеннями класів В-І і В-ІІ згідно ПУЕ, а також будівлі електростанцій та підстанцій. ІІ - інші будівлі та споруди з вибухонебезпечними приміщеннями, що не відносяться до І категорії. ІІІ – всі інші будівлі та споруди, в тому числі і пожежонебезпечні приміщення. Блискавкозазист будівель та споруд І категорії виконується: А). Від прямих ударів блискавки окремо стоячими стержневими і тросовими блискавковідводами, які забезпечують потребуєму зону захисту від статичної індукції-заземленням всіх металевих корпусів, обладнання і апаратів, що встановлені в захищаємих будівлях через спеціальні заземлювачі з опором розтіканню струму не більше 10Ом. Б). Від електромагнітної індукції - для протяжних металевих предметів (трубопроводів, оболонок кабелів, каркасів споруд). В місцях зближення з джерелами індукції і через 20м довжини при паралельних трасах кабелів і трубопроводів виконують металеві перемички, які дозволяють уникнути розімкнутих металевих контурів. Блискавкозазист будівель та споруд ІІ категорії від прямих ударів блискавки виконується одним із наступних способів: А). Окремо стоячими або встановленими на будівлях неізольованими стержневими або тросовими блискавковідводами, які забезпечують потребуємо зону захисту. Б). Блискавкоприймальною металевою сіткою розмірами 6х6м, яка накладається на металеву покрівлю. В). Заземленням металевої покрівлі. Блискавкозазист будівель ІІІ категорії виконується, як і для ІІ категорії, але при цьому блискавкозахисна сітка має розміри комірок 12х12м або 6х24м, а величина опору заземлення має бути до 20Ом. При розрахунку блискавковідводів враховується необхідність отримання певної зони захисту, яка являє собою простір, що захищається від прямих ударів блискавки. Розрахункова зона захисту одиночного стержневого блискавковідводу висотою до 150м являє собою конус висотою і радіусом на рівні землі: ho=0, 85h; ro=(1, 1-0, 002h)h;
Взаємне розташування захищаємої споруди і блискавковідводу.
Зона захисту одиночного тросового блискавковідводу з висотою над землею в точці найбільшого провисання, яка дорівнює h, являє собою протяжну горизонтальну три гранну призму з висотою ho=0, 85h з основою на одну сторону на рівні землі: ro=(1, 35-0, 0025h)h; Допустима відстань по повітрю при прямому ударі блискавки визначається імпульсною напругою Uном. в точці, що розташована на висоті l: Uном.- Іімп.Rімп.+L di/dt; Де: Іімп. – миттєве значення струму блискавки; Rімп. – імпульсний опір заземлювача; L – індуктивність ділянки струмопроводу довжиною l від заземлювача до розглядаємої точки, яка дорівнює висоті споруди h. Якщо струм блискавки Ібл.> 150кА, то ω L= l= h і амплітудна імпульсна напруга дорівнює: Uмакс.=(Ім./2)(Rімп.+√ Rімп.2 + h2); В цьому випадку мінімальна відстань по повітрю та в землі: Sп=Rмін.п=Uмакс/Eз; Sз= Rмін.з = I мRм/Eз; Для розрахунків приймають напруженість електричного поля: Eп=500кВ/м, Eз=300кВ/м.
Зміст.
Заземлень. Типи заземлення систем. 130 39. Допустимі опори струмів заземлень. 134 40. Природні та штучні заземлювачі. Перерізи заземлювальних провідників 41. Розрахунок заземлювальних пристроїв. 139 42. Блискавкозахист будівель та споруд. 143
Література. 1. Конюхова Е.А. „ Электроснабжение объектов " Москва, „Академия " 2004 г. 2. Князевсъкий и др. „ Электроснабжение промышленных предприятий " Москва, „Высшая школа", 1979 г. 3. Князевсъкий и др. „ Электроснабжение и электрооборудование промышленных предприя- тий и цехов" Москва, „Энергия" 1991г. „ Энергия " 1990г. 5. Рожкова Л.Д. и др. „ Электрооборудование станций и подстанций " Москва, „ Энерго- атомиздат" 1990г. 6. Федоров А.А. и др. „ Основы электроснабжения промышленных предприятий " Москва, „ Энергоатомиздат " 1984г. 7. Цигелъман И.Е. „ Электроснабжение гражданських зданий и коммунальных предприятий " Москва, „ Энергоатомиздат " 1976г.
|
