Защитное заземление Исполнитель
- Скачано: 36
- Размер: 643 Kb
Защитное заземление
План
- Назначение и конструкция заземляющих устройств
- Заземление электрического оборудования
- Монтаж заземления подземных электроустановок
- Защитное заземление на карьерах
Заземляющие устройства (заземление и зануление) выполняют для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции.
Электрические сети выполняют проводниками, изолированными друг от друга и от земли. Однако в сетях всегда имеют место утечки тока через изоляцию. Кроме того, электрические сети представляют собой протяженный конденсатор, обкладками которого являются токоведущие проводники и земля. Между проводами и землей проходит емкостной ток. Таким образом, между изолированными проводниками и землей существует электрическая цепь, замкнутая через сопротивление изоляции и емкость сети.
Прикосновение не только к оголенным, но и изолированным частям, находящимся под напряжением, фактически включает человека в электрическую цепь. Ток, проходящий через тело человека, будет тем больше, чем выше напряжение сети, чем больше ее емкость и меньше сопротивление изоляции.
При нормальном состоянии этот ток ничтожно мал и не представляет никакой опасности. Опасность для человека возникает в случае повреждения изоляции токоведущих частей, при котором металлические корпуса электрооборудования оказываются под напряжением. На эти случаи для защиты людей от поражения электрическим током предусматривается преднамеренное соединение с землей металлических корпусов электрооборудования, а также других металлических частей, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей. Такое соединение выполняется с помощью заземляющих проводников и заземлителей.
В качестве заземления рекомендуется использовать естественные за- землители, находящиеся в соприкосновении с землей: электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений (трубопроводы, обсадные трубы, свинцовые оболочки кабелей и т.д.) Заземлители должны быть связаны с магистралями не менее чем двумя проводниками, присоединенными в разных местах. Если такие заземлители, по сопротивлению растекания и токовым нагрузкам, не соответствуют требованиям ПУЭ, то должны применяться искусственные заземлители - специально помещенные в землю металлические электроды.
Зоной растекания называют область земли, в пределах которой возникает заметный градиент потенциала при стекании тока с заземлителя.
Сопротивлением заземляющего устройства, называют отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
Заземление, согласно ПУЭ следует выполнять при U=380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока.
При напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного, и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках обязательно устройство заземления электрооборудования.
В электроустановках в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства Rпри прохождении тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземли- телей должно быть не более: для подземных горных работ - 2 Ом; для открытых горных работ - 4 Ом; общая сеть защитного заземления должна создаваться путем непрерывного, как правило, параллельного соединения всех заземляющих элементов между собой.
При использовании заземляющего устройства для всех электроустановок напряжением до 1 кВ
(10.1)
где I - расчетный ток однофазного замыкания на землю, А.
При этом должны выполняться требования для заземления электроустановок напряжением до 1 кВ.
но не более 10 Ом
При использовании заземления только для установок выше 1 кВ
(10.2)
В открытых электроустановках выше 1 кВ сетей с изолированной нейтралью вокруг площади, занимаемой оборудованием, на глубине не менее 0,5 м должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель (контур), к которому присоединяется заземляемое оборудование. Если сопротивление заземляющего устройства выше 10 Ом (для земли с удельным сопротивлением более 500 Ом-м), то следует дополнительно проложить горизонтальные заземлители вдоль рядов оборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5 м и на расстоянии 0,8-1,0 м от основания оборудования.
Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования, должно быть не более 4 Ом.
Заземление электрического оборудования
Силовые трансформаторы заземляются гибкой перемычкой с заземляющим контуром.
В установках с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В обмотка трансформатора должна заземляться через пробивной предохранитель. Нейтрали трансформаторов с глухо-заземленной нейтралью вторичной обмотки напряжением до 1000 В соединяют с заземлителем отдельным проводником. При этом заземлитель располагают по возможности ближе к трансформатору. В трансформаторах напряжения нулевая точка обмотки высшего напряжения присоединяется медным проводом к заземляющей шине; нулевая точка или фазный провод обмотки низшего напряжения - к заземляющему болту на корпусе трансформатора. У трансформаторов тока помимо корпуса заземляют вторичные обмотки с помощью гибкой перемычки между одним зажимом обмотки и заземляющим винтом на корпусе. Каждая вторичная обмотка должна заземляться только в одной точке (рис. 21.1).
Масляные выключатели, разъединители, опорные проходные изоляторы, предохранители высокого напряжения при установке на конструкциях, не проводящих электрический ток, заземляются путем присоединения заземляющего проводника к заземляющей шине. При установке на металлической конструкции допускается заземляющий проводник приваривать к конструкции.
Рис. 21.1. Схема заземления электрооборудования: а, б - силовых трансформаторов соответственно с изолированной и глухоза- земленной нейтралью; в - выключателя; г - реактора; д - электродвигателей
Реакторы. При горизонтальной установке реакторов заземляют фланцы всех опорных изоляторов, при вертикальной - фланцы опорных изоляторов нижней фазы. Фланцы изоляторов с шиной соединяются медным проводником. Заземляющие шины не должны образовывать вокруг реакторов замкнутых контуров.
Электродвигатели, устанавливаемые на салазках или вибрирующей поверхности, должны заземляться с помощью гибкой перемычки. При установке двигателей на металлических заземленных основаниях, их дополнительно не заземляют.
КТП и КРУ, панели управления защит должны присоединяться не менее чем в двух местах сваркой к закладным элементам или образующим магистраль заземления. Отдельные участки такой магистрали должны быть надежно сварены между собой.
Отдельно установленные аппараты должны соединяться при помощи болтов с заземляющим проводником.
Бронированный кабель. Металлическая оболочка и броня кабелей соединяются между собой металлическими муфтами или коробками и металлическими корпусами электрооборудования. Для этого используют перемычки из гибкого многопроволочного медного проводника. Присоединение перемычки осуществляется пайкой. Заземляющую перемычку соединяют с броней, места соединения зачищают до блеска и обслуживают припоем. После этого заземляющая перемычка крепится бандажом из оцинкованной стальной проволоки диаметром 1-1,5 мм и припаивается.
Воздушные линии электропередач. В сетях напряжением до 1000 В заземляется при изолированной нейтрали - крюки, штыри фазных проводов, устанавливаемых на железобетонных опорах, и арматура этих опор; при заземленной нейтрали эти элементы должны быть присоединены к нулевому проводу.
В сетях напряжением выше 1000 В заземляют опоры, имеющие устройства грозозащиты; железобетонные и металлические опоры, на которых установлены силовые или измерительные трансформаторы и аппараты.
Заземляющие элементы с нулевым проводником присоединяют к опоре перемычкой из голого провода. Эту перемычку присоединяют к болтовому зажиму или нулевому проводнику специальным ответвительным зажимом.
Монтаж заземления подземных электроустановок
Для заземления подземных электроустановок в шахтах устраивается общая сеть заземления. Она состоит из главных и местных заземлителей, сборных заземляющих шин и заземляющих проводников.
В качестве главных заземлителей используют стальные полосы площадью не менее S=0,75 м2, длиной не менее 2,5 м и толщиной не менее 5 мм. Таких заземлителей должно быть не менее двух. Причем они должны размешаться в разных местах: один в водосборнике, другой - в зумпфе. К главному заземлителю приваривается заземляющий проводник (стальной трос или полоса) сечением не менее S=100 мм , который используется для присоединения его к сборной шине центральной подземной подстанции. Местные заземлители устанавливаются в местах стационарной установки электрооборудования. Для устройства местных заземлителей могут использоваться стальные полосы или трубы (рис. 21.2).
Стальные полосы применяют в обводненных выработках. Их укладывают в углубление сточной канавки на слой песка или мелкой породы толщиной не менее 50 мм и сверху засыпают таким же материалом слоем 150 мм. Стальные трубы применяют в сухих выработках. Трубу вставляют в предварительно забуренный шпур глубиной не менее 1,4 м. Размеры заземлителей регламентируются ПБ. Трубу и свободное пространство в шпуре заполняют гигроскопичным материалом (песок, зола и т.д.) и заливают водным раствором поваренной соли. При этом создается надежный контакт между трубой и породами выработки, а малая площадь испарения влаги обеспечивает достаточную влажность в течение длительного периода времени. Для местных заземлителей может использоваться устоявшаяся металлическая крепь, применяемая для крепления выработок. Для этого используют не менее трех рам крепи преднамеренно соединенной между собой гибким проводом или полосой (шиной) из стали или меди, прикрепляемой к рамам металлокрепи посредством накладок (рис. 21.3).
Рис. 21.2. Устройство местных заземлителей: а - полосового, б - трубчатого; 1 - стальная полоса; 2 - заземляющий отвод; 3 -песок; 4 - труба; 5 - шпур
Рис. 21.3. Устройство местных заземлителей с использованием крепи: а - соединение гибким проводом (тросом); б - соединение при помощи шины; 1 - рама металлической крепи; 2 - распорный элемент; 3 - наладка; 4 - трос; 5 - гибкий проводник; 6 - металлическая шина
Устройство таких заземлителей регламентируется Инструкцией по выполнению шахтных заземлителей, разработанных МакНИИ и ВостНИИ.
При одиночной установке аппараты, кабельные муфты, машины, подстанции присоединяются к местному заземлителю непосредственно. Местный заземлитель устанавливается на группу заземляемых объектов, применяя сборную заземляющую шину, к которой присоединяют, как местный заземлитель, так и каждый подлежащий заземлению объект при помощи отдельного ответвления. Заземляющие проводники присоединяют: к заземлителям, как правило, сваркой, и, в отдельных случаях, надежным болтовым соединением; к заземляющей шине - сваркой или болтовым соединением; к корпусам машин, аппаратов, механическим конструкциям - с помощью специальных заземляющих зажимов, предусмотренных на них.
Сборные шины и заземляющие проводники (плоские или круглые) в выработках, закрепленных деревянной крепью, крепятся скобами или гвоздями, а в выработках и машинных камерах с бетонной крепью - на специальных держателях на расстоянии не менее 20 мм от стенки выработки. Расстояние между точками крепления должно быть не более 2-х метров.
Схемы заземления электрооборудования представлены на рис. 21.4.
Рис. 21.4. Схемы заземления рудничного электрооборудования: а - КТП; б - муфты; в - электрических аппаратов; 1 - броня кабеля; 2 - наружный заземляющий зажим; 3 - внутренний заземляющий зажим; 4 - заземляющая жила гибкого кабеля; 5 - дополнительный заземлитель; 6 - заземляющий проводник; 7 - заземляющая шина; 8 - местный заземлитель; 9 - перемычка; 10 - стальной хомут
Для создания общешахтной сети заземления все местные заземлите- ли должны быть присоединены к главным заземлителям. Для этого используют: заземляющие жилы (4) кабелей, свинцовую оболочку и стальную броню кабеля (1), другие проводники. Все электрооборудование, присоединяемое бронированными кабелями, должно быть снабжено перемычками (9) из стали или меди сечением не менее 25 мм2.
На рис. 21.5 представлена схема шахтной заземляющей сети. Общее переходное сопротивление любого заземлителя сети не должно быть более 2 Ом.
Защитное заземление на карьерах
Согласно правил безопасности в условиях открытых разработок заземлению подлежат корпуса экскаваторов, буровых станков, насосов, конвейеров, выключателей и другого электрооборудования; приводы электрической аппаратуры; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов и щитов управления; корпуса стационарных и передвижных трансформаторов, распределительных устройств и приключательных пунктов; корпуса муфт; оболочки бронированных кабелей; металлические и железобетонные опоры и конструкции линий электропередачи, корпуса прожекторов, осветительной арматуры и т.д.
Защитное заземление работающих в карьере стационарных и передвижных машин и механизмов напряжением до 1000 В и выше делается общим. Общая часть заземления должна осуществлять непрерывное электрическое соединение между собой заземляющих проводов и заземляющих жил гибких кабелей, с помощью которых заземляющие части присоединяются к заземлителям. Заземляющая сеть должна иметь автоматический контроль ее непрерывности.
Общая заземляющая сеть разреза должна состоять из центрального и местных заземляющих устройств. Местные заземлители выполняют в виде контура у передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением ПКТП 6-10/0,4 кВ и других установок. ПКТП 6-10/0,4 кВ и другие передвижные объекты, расположенные в разрезе с удельным сопротивлением грунта более 200 Омм, должны быть заземлены от одного из центральных заземляющих устройств одно- или многопроволочными заземляющими проводниками, обеспечивающими общее сопротивление заземляющего устройства не более 4 Ом. Длина заземляющих проводников от передвижных электроустановок до центрального заземляющего устройства должно быть не менее 2 км. В районах со скалистым грунтом и вечной мерзлотой с удельным сопротивлением более 500 Ом-м допускается увеличение сопротивления, но не более 10-кратного.
Центральные заземляющие устройства располагаются у главной понизительной подстанции ГПП карьера или отдельно на его борту. Местные заземляющие устройства выполняют в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных приключательных пунктов, КТПП 6-10/0,4 кВ и других установок (рис. 21.6). Различают контурные и выносные заземляющие устройства. Контурные - применяют на понизительных подстанциях, принцип их действия заключается в уменьшении напряжений прикосновения и шага за счет выравнивания потенциалов.
Непосредственно в карьерах применяют выносные заземляющие устройства. Они характеризуются значительным удалением от электрооборудования, вследствие чего напряжение прикосновения может достигать падения напряжения на сопротивление растеканию тока на заземляющих устройствах. Безопасность в данном случае обеспечивается малым сопротивлением растеканию тока заземляющего устройства.
Заземляющим устройством может служить круглая, прямоугольная или угловая сталь, не имеющая окраски, с размерами не менее: для круглых не оцинкованных заземлителей 0 = 10 мм; для оцинкованных 0 = 6 мм; для прямоугольных заземлителей S= 48 мм , с толщиной стенок и полок угловой стали b= 4 мм.
Рис. 21.6. Примерная схема устройства защитного заземления на карьере: 1, 5 - соответственно главный и местный заземлители; 2, 7 - заземляющие шины ГПП и жилы УТП; 3, 8 - заземляющие провода; 4 - приключательные пункты (ПП); 6 - отводы от местных землителей; 9, 10 - кабели КШВГ и ГРШС
Магистраль заземления должна быть связана не менее чем двумя проводниками с заземлителями, размещенными в разных местах. Размещать заземлители в местах, где возможно просушивание земли под действием тепла трубопроводов не разрешается. Сооружения заземлителей могут быть вертикальными, углубленными или горизонтальными. При устройстве углубленных заземлителей электроды закладывают на дно котлована после установки опалубки с максимально возможным удалением от фундамента. Для вертикальных заземлителей в качестве электродов применяют круглые стержни длинойl= 2,5-3 м. Заземлители вворачивают с помощью ямобуров или ручных приспособлений с приводом или забивают на дно котлована или траншеи глубиной 0,7-0,8 м непосредственно после окончания рытья. Погружение вертикальных электродов возможно также с копров вибраторами и т.д. После погружения верхний конец заземлителя должен выступать над дном на 0,1-0,2 м.
В горизонтальных заземлителях электроды прокладывают по дну траншей глубиной 0,7-0,8 м. Они выполняются из круглой или полосовой стали как самостоятельно, так и для связи между собой вертикальных за- землителей.
Соединение частей заземлителей между собой, а также заземлителей с заземляющими проводниками должно быть выполнено сваркой. Длина нахлестки для прямоугольных проводников должна быть не менее ее ширины, а для круглых - не менее 6 диаметров. Траншеи с заземлителями должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и мусора, с последующей утрамбовкой грунта. Перед засыпкой траншеи проверяют качество монтажа и составляют акт приемки.
Главные стационарные подстанции разрезов напряжением выше 110 кВ, а также тяговые подстанции переменного постоянного тока относятся к электроустановкам с большими токами замыкания на землю. Заземляющее устройство должно контуром охватывать всю территорию, где установлено оборудование. Для такого заземляющего устройства характерно наличие выравнивающих полок, которые закладываются на глубину 0,50,7 м через 6 м по всей площади подстанции и на расстоянии 0,8-1,0 м от фундаментов под оборудование. Выравнивающие полосы, кроме того, закладываются в местах входа на территорию подстанции.
Если электроснабжение электроприемников, расположенных в карьере, осуществляется от двух бортовых или иных подстанций 35/6 (10) кВ или 6 кВ, то в качестве центральных заземляющих устройств необходимо использовать контуры заземления обеих подстанций.
Если питающая подстанция расположена от места производства горных работ на расстоянии 1000-1500 м, то в карьере рекомендуется сооружать отдельное центральное заземляющее устройство и не использовать заземляющий контур подстанции.
Для заземления передвижных машин, механизмов и установок, работающих непрерывно в карьере, от центрального заземляющего устройства вдоль питающей линии электропередачи ЛЭП прокладывают магистраль заземления. Ее подвешивают на опорах ЛЭП напряжением до 35 кВ. При этом расстояние от магистрального заземляющего проводника до проводов должно быть больше 0,8 м.
Минимальное расстояние от троса до земли 4,5 м.
Все соединения заземляющей сети должны иметь надежный контакт. Присоединения проводов к заземлителям и корпусам оборудования, а также соединения заземляющих проводников между собой должны быть выполнены сваркой или болтовыми соединениями. В заземляющей сети на поверхности и в сырых помещениях болтовые соединения лудят, или покрывают защитным слоем.
Последовательное присоединение заземляющих объектов к заземляющей сети не допускается. Заземляющий провод должен быть защищен от механических повреждений, а места присоединения проводов доступны для осмотра и испытаний.
В сетях с заземляющей нейтралью в качестве нулевых защитных и заземляющих проводников используют нулевые рабочие проводники, а также специально предусмотренные или естественные проводники (металлические конструкции зданий, арматура железобетонных конструкций, стальные трубы, электропровода, алюминиевые оболочки кабеля). При этом должна обеспечиваться непрерывность электрической сети на всем протяжении пользования.
В сетях с изолированной нейтралью во всех случаях должны применяться специальные заземляющие проводники. Допускается выполнение соединения болтами, если обеспечиваются меры против ослабления и коррозии контактных соединений.
В помещениях сухих, без агрессивной среды, заземляющие и нулевые защитные проводники, допускается прокладывать непосредственно по стенам. Во влажных, сырых помещения с агрессивной средой - на расстоянии 10 мм от стен на специальных опорах для крепления. Расстояние между креплениями должно быть: на прямых участках 1000 мм; на поворотах и в местах ответвления - 100 мм; высота от уровня пола помещения 400-600 мм. Магистрали заземления, зануления и ответвления от них должны быть доступны для осмотра. Под один болт разрешается присоединять только один проводник. Электрооборудование, подверженное частым перемещениям или вибрациям, заземляется гибкими проводниками сечением соответственно не менее 50 и 25 мм2.
Одним концом перемычку присоединяют к специальному заземляющему зажиму (2) на кабельном вводе электрооборудования, а к другим - к свинцовой оболочке и броне с помощью стального хомута (10). Для этого свинцовую оболочку кабеля надрезают с двух сторон и отгибают на 1800 таким образом, чтобы она вплотную прилегала к стальной броне. Стальная броня и свинцовая оболочка должны быть зачищены до блеска. На разделенное таким образом место после заливки муфты кабельной массой надевают стальной хомут шириной не менее 25 мм, к которому присоединяют заземляющий проводник. Передвижное и переносное электрооборудование заземляется при помощи заземляющих жил гибких кабелей. Эти жилы присоединяют к заземляющим зажимам, расположенным внутри кабельных вводов.
Общее сопротивление заземляющего устройства любого заземлителя не должно быть более 2 Ом.
Вопросы для самоконтроля
Для каких целей устанавливают заземляющие устройства?
По каким причинам происходит утечка тока в электрических сетях?
Какие виды заземления вы знаете?
В каких электрических сетях, согласно ПУЭ, выполняют заземление?
Расскажите, как заземляются отдельные виды электрооборудования.
Назовите основные правила устройства местных заземлителей в подземных горных выработках.
Расскажите о правилах устройства общешахтной заземляющей сети.
Расскажите о правилах устройства защитного заземления на карьерах.
Когда на карьерах применяют зануление?
Назовите значение сопротивление наиболее удаленного заземли- теля в шахте и на карьере.