Подземное заземление
Электрическая подстанция является критическим ресурсом в энергосистеме. Безопасная работа подстанции требует правильно спроектированной и установленной системы заземления. Хорошо спроектированная система заземления обеспечит надежную работу подстанции в течение всего срока ее службы.
Как хорошее заземление повышает надежность подстанции?
Шаги по обеспечению эффективного заземления подстанции (фото peterhousephotography.co.uk)
Хороший путь заземления с достаточно низким импедансом обеспечивает быструю очистку неисправностей. Неисправность, остающаяся в системе долгое время, может привести к нескольким проблемам, в том числе к стабильности силовой системы. Таким образом, более быстрая очистка повышает общую надежность. Это также обеспечивает безопасность.
Повреждение заземления в оборудовании приводит к тому, что потенциал металлического корпуса повышается выше « истинного » потенциала земли. Неправильное заземление приводит к более высокому потенциалу, а также приводит к задержке очистки отказа (из-за недостаточного тока).
Эта комбинация по сути небезопасна, поскольку любой человек, контактирующий с корпусом, подвергается более высоким потенциалам в течение более длительного времени. Поэтому надежность и надежность подстанции должны быть как можно более « встроенными » благодаря хорошей схеме заземления, что, в свою очередь, обеспечит более быструю очистку отказов и низкое увеличение потенциала корпуса.
Обеспечение надлежащего заземления
Следующие шаги при внедрении на практике обеспечат надежную, безопасную и безотказную систему заземления подстанции:
- Размеры проводников для ожидаемых неисправностей
- Используйте правильные соединения
- Выбор заземляющего стержня
- Подготовка почвы
- Внимание к потенциалу шага и касания
- Заземление с использованием фундаментов зданий **
- Заземление ограждения подстанции **
- Особое внимание к рабочим точкам **
- Ограничители перенапряжения должны быть правильно заземлены **
- Заземление кабельных лотков **
- Временное заземление нормально работающих частей **
** Будет опубликован в следующей части этой технической статьи
1. Проводники размера для ожидаемых неисправностей
Проводники должны быть достаточно большими, чтобы обрабатывать любые ожидаемые неисправности без плавления (плавления).
Несоблюдение надлежащего времени сбоя в расчетных расчетах создает высокий риск расплавления проводников. Два аспекта определяют выбор размера проводника: первый - ток замыкания, который будет протекать через проводник, а второй - время, в течение которого он может течь.
Ток повреждения зависит от полного сопротивления цепи замыкания на землю. Время протекания тока определяется настройкой защитных реле / устройств отключения цепи, которые будут работать, чтобы устранить неисправность.
IEEE 80 предлагает использовать время 3, 0 с для проектирования небольших подстанций. Это время также равно кратковременному рейтингу большинства коммутационных аппаратов.
Перейти к Шагу заземления ↑
2. Используйте правильные подключения
Подключения заземления, испытание на сопротивление и испытание на склеивание
Очень очевидно, что соединения между проводниками и основной сеткой, а также между сеткой и заземляющими стержнями столь же важны, как и сами проводники при поддержании постоянного низкоомного пути к земле.
Основные проблемы здесь:
- Тип связи, используемой для подключения проводника в его прогоне, с заземленной сеткой и с заземляющим стержнем
- Температурные пределы, которые может выдержать соединение.
Наиболее часто используемые заземляющие соединения - это механический тип давления (который будет включать в себя болтовое, компрессионное и клиновидное исполнение) и экзотермически свариваемый тип.
Соединения давления создают механическую связь между проводником и соединителем посредством затянутой болтовой гайки или обжиманием с помощью гидравлического или механического давления. Это соединение либо удерживает проводники на месте, либо сжимает их вместе, обеспечивая контакт поверхности с поверхностью открытых проводящих жил.
С другой стороны, экзотермический процесс соединяет концы проводника вместе, образуя молекулярную связь между всеми нитями проводника.
Температурные пределы указаны в стандартах, таких как IEEE 80 и IEEE 837 для различных типов соединений, основанных на совместном сопротивлении, обычно получаемом с каждым типом. Превышение этих температур во время потока токов повреждения может привести к повреждению соединения и вызвать увеличение сопротивления соединения, что приведет к дальнейшему перегреву.
Стык будет в конечном счете, сбой и привести к деградации системы заземления или полной потере основного обращения с катастрофическими результатами.
Перейти к Шагу заземления ↑
3. Выбор заземляющего стержня
Подземный стержень подстанции
В подстанциях MV и HV, где источник и нагрузка соединены длинными воздушными линиями, часто бывает, что ток замыкания на землю не имеет металлического пути и должен проходить через основную массу (земля). Это означает, что заземляющие стержни как подстанций источника, так и нагрузки должны переносить этот ток на основную массу или из нее.
Система заземления должна быть достаточной для переноса этого тока, а заземляющее сопротивление системы заземления предполагает важность.
Длина, количество и расположение стержней заземления влияют на сопротивление пути к земле. Удвоение длины стержня заземления снижает сопротивление на 45% при однородных условиях почвы. Обычно условия грунта неравномерны, и очень важно получить точные данные, измерив сопротивление стержня заземления соответствующими инструментами.
Для максимальной эффективности заземляющие стержни должны быть расположены не ближе друг к другу, чем длина стержня. Обычно это 10 футов (3 м). Каждый стержень образует вокруг него электромагнитную оболочку, а когда штанги находятся слишком близко, земные токи оболочек мешают друг другу.
Следует отметить, что по мере увеличения числа стержней снижение сопротивления грунта не обратно пропорционально. Двадцать стержней не приводят к 1/20-му сопротивлению одного стержня, но только уменьшают его в 1/10 раза.
По экономическим причинам существует ограничение на максимальное расстояние между стержнями.
Обычно этот предел принимается за 6 м. При более чем 6 м стоимость дополнительного проводника, необходимого для соединения стержней, делает проект экономически привлекательным.
В некоторых случаях макет подстанции может не иметь требуемого места, и приобретение необходимого пространства может потребовать значительных затрат. Четыре взаимосвязанных стержня на 30 м центрах уменьшат удельное сопротивление на 94% по сравнению с одним стержнем, но требуют не менее 120 м проводника.
С другой стороны, четыре стержня, расположенные на расстоянии 6 м друг от друга, уменьшат удельное сопротивление на 81% по сравнению с одним стержнем и будут использовать только 24 м проводника.
Перейти к Шагу заземления ↑
4. Подготовка почвы
Сопротивление грунта является важным фактором в проектировании системы заземления подстанции. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче получить хорошее сопротивление поверхности.
Особое внимание необходимо уделять областям высокого удельного сопротивления грунта, а также тем, у кого есть замерзание земли (которое вызывает деформацию грунта на порядок). Наивысшее удельное сопротивление грунта в течение годового цикла погоды должно составлять основу конструкции, поскольку у той же почвы будет гораздо более высокое удельное сопротивление в сухую погоду, когда процент влаги в грунте становится очень низким.
Испытания на заземление - потенциал Земли и эффективность заземляющей сетки (любезно предоставлено DCS Engineering Sdn Bhd - www.dcsesb.com)
Один из подходов к решению этой проблемы заключается в использовании глубоководных стержней для заземления, чтобы они были в контакте с почвенной зоной настолько глубоко, чтобы не оставаться под воздействием поверхностного климата.
Другой подход заключается в том, чтобы обрабатывать почву вокруг стержня основания химическими веществами, которые способны поглощать влажность атмосферы / почвы.
Одним из таких решений является использование химических стержней.
Перейти к Шагу заземления ↑
5. Внимание к ступенчатым и сенсорным возможностям
Предельный шаг и потенциал прикосновения к безопасным значениям на подстанции имеют жизненно важное значение для безопасности персонала.
Шаг потенциала - разность напряжений между ногами человека и вызвана градиентом напряжения в почве в точке, где ошибка попадает на землю. Градиент потенциала является самым крутым вблизи места повреждения, а затем постепенно уменьшается. Всего в 75 см от точки входа напряжение обычно уменьшалось на 50%.
Таким образом, в точке 75 см от разлома (что меньше расстояния до нормального шага) может существовать смертельный потенциал в несколько киловольт.
Косвенный потенциал представляет ту же основную опасность, за исключением того, что существует потенциал между рукой человека и его ногами. Это происходит, когда человек, стоящий на земле, касается структуры подстанции, которая проводит ток повреждения в землю (например, когда изолятор, закрепленный на козыреке, вспыхивает, козловая рассеивает ток на землю).
Поскольку вероятный текущий путь в человеческом теле проходит через область руки и сердца, а не через нижние конечности, опасность травмы или смерти в этом случае намного выше. По этой причине безопасный предел касательного потенциала обычно намного ниже, чем у ступенчатого потенциала.
В обеих ситуациях потенциал может существенно уменьшаться с помощью эквипотенциального защитного коврика из сетки, установленного чуть ниже уровня земли.
Эта сетка должна быть установлена в непосредственной близости от любых переключателей или оборудования, которые рабочий может коснуться, и подключен к основной сетке заземления. Такая эквипотенциальная сетка будет выравнивать напряжение вдоль пути рабочего и между оборудованием и его ногами. Таким образом, при существенной ликвидации разности потенциалов (потенциала) безопасность персонала практически гарантирована.
Эквипотенциальный защитный ковш из проволочной сетки обычно изготавливается из медной или медной проволоки № 6 или №8 AWG с образованием сетки 0, 5 × 0, 5 м или 0, 5 × 1 м. Доступны многие другие размеры ячеек.
Для обеспечения непрерывности по всей сетке все проволочные перемычки паяны сплавом серебра 35%. Взаимосвязи между участками сетки и между сеткой и основной сеткой заземления должны быть выполнены таким образом, чтобы обеспечить постоянное низкоомное соединение с высокой степенью целостности.
Перейти к Шагу заземления ↑
Для bi продолжалось в части 2
,
Ресурс: практическое заземление, склеивание, защита и защита от всплесков напряжения - Г. Виджаярагаван; Марк Браун; Малькольм Барнс (получите эту книгу в Амазонке)