Шаги по обеспечению эффективного заземления подстанций (фото Peak Power Engineering, Inc.)
Продолжение предыдущей статьи: шаги по обеспечению эффективного заземления подстанции (1)
Обеспечение надлежащего заземления
В предыдущей технической статье (часть 1) были объяснены первые пять шагов, которые обеспечат надежную, безопасную и безотказную систему заземления подстанции. Здесь мы объясним последние шесть шагов:
- Размеры проводников для ожидаемых неисправностей (предыдущая часть 1)
- Используйте правильные соединения (предыдущая часть 1)
- Выбор заземляющего стержня (предыдущая часть 1)
- Подготовка почвы (предыдущая часть 1)
- Внимание к потенциалу шага и касания (предыдущая часть 1)
- Заземление с использованием фундаментов зданий
- Заземление подстанции
- Особое внимание к рабочим точкам
- Ограничители перенапряжения должны быть заземлены должным образом
- Заземление кабельных лотков
- Временное заземление нормально работающих частей
6. Заземление с использованием строительных фундаментов
Бетонная операция с фундаментом управления зданием
Бетонные фундаменты ниже уровня земли обеспечивают отличные средства для получения низкоомной системы заземляющих электродов. Так как бетон имеет удельное сопротивление около 30 Ом при 20 ° C, стержень, встроенный в бетонную оболочку, дает очень низкое сопротивление электроду по сравнению с большинством стержней, зарытых непосредственно в землю.
Поскольку здания обычно строятся из железобетона, можно использовать усиленный стержень в качестве проводника электрода, гарантируя, что электрическое соединение может быть установлено с основной арматурой каждого фундамента.
Размер арматуры, а также соединение между стержнями из разных бетонных элементов должны быть выполнены таким образом, чтобы можно было обрабатывать токи замыкания на землю без чрезмерного нагрева.
Такое нагревание может привести к ослаблению и возможному разрушению конкретного элемента. В качестве альтернативы можно также использовать медные стержни, встроенные в бетон.
Использование оснований « Ufer » (названных в честь человека, который сыграл важную роль в разработке такого типа практики заземления) значительно увеличилось за последние годы. Основания Ufer используют бетонную основу конструкции плюс строительную сталь в качестве заземляющего электрода.
Даже если анкерные болты не соединены напрямую с арматурными стержнями (арматура), их непосредственная близость и проводящая природа бетона будут обеспечивать электрический путь.
При планировании заземления с использованием фундаментов в качестве электродов необходимо учитывать пару вопросов. Высокий ток короткого замыкания (молния или тяжелый замыкание на землю) может привести к внезапному испарению влаги в бетоне до пара.
Этот пар, объем которого примерно в 1800 раз превышает его первоначальный объем, когда он существует как жидкий, создает силы, которые могут треснуть или иным образом повредить бетон. Другой фактор связан с токами утечки на землю. Наличие даже небольшого количества постоянного тока вызовет коррозию арматуры. Поскольку корродированная сталь набухает примерно в два раза по сравнению с первоначальным объемом, она может вызвать чрезвычайно большие усилия в бетоне.
Хотя утечка переменного тока не приведет к коррозии, земля исправит небольшой процент переменного тока до постоянного тока. В ситуациях, когда анкерные болты не соединены с арматурой, бетон может распадаться по текущему пути.
Повреждение бетона может быть сведено к минимуму либо путем ограничения продолжительности потока тока повреждения (с помощью подходящих чувствительных и быстродействующих защитных устройств), либо путем металлического пути от арматуры через бетон до внешнего электрода.
Этот внешний электрод должен быть определен и подключен для защиты целостности бетона. Надлежащая конструкция площадки Ufer обеспечивает соединения между всеми стальными элементами в фундаменте и одним или несколькими металлическими дорожками к внешнему заземляющему стержню или основной сетке заземления.
На рынке имеются превосходные продукты для соединения, которые специально разработаны для соединения арматурных стержней на всей конструкции. Благодаря надлежащему соединению арматурных стержней может быть достигнута исключительно хорошая производительность.
Обеспечивается чрезвычайно низкий путь сопротивления заземлению для токов молнии и замыкания на землю, так как масса здания удерживает фундамент в хорошем контакте с почвой.
Перейти к Шагу заземления ↑
7. Заземление ограждения подстанции
Второй наиболее распространенной опасностью подстанции является отсутствие заземления (фотография из IAEI Magazine)
Металлические заборы подстанций следует рассматривать так же, как и другие структуры подстанций.
Причиной этого является то, что верхние высоковольтные линии, входящие или выходящие из подстанции, могут защелкиваться и падать на забор. Если ограждение не будет интегрировано с остальной частью системы заземления подстанции, может возникнуть опасная ситуация. Лица или скот, контактирующие с забором, могут получить опасный электрический шок.
Утилиты различаются по своим спецификациям заземления затвора, причем большинство из них указывают, что каждый столбец ворот и угловой столбец, а также каждый второй или третий строчный столбец заземляются. Все ворота должны быть соединены с воротами с помощью гибких перемычек. Все ворота должны быть соединены друг с другом. В области качания ворот эквипотенциальный защитный ковш из проволочной сетки может еще больше уменьшить опасность от ступенчатых и сенсорных потенциалов при открытии или закрытии ворот.
Рекомендуется, чтобы земля ограждения была привязана к основной сетке заземления, так как она уменьшит сопротивление сетки и повышение напряжения в сетке. Внутренние и периметрические градиенты должны храниться в безопасных пределах, потому что забор также имеет значительный потенциал роста.
Это может быть достигнуто путем расширения сетки с помощью скрытого проводника периметра, который находится на расстоянии около 1 м от ограждения, и склеивая забор и проводник вместе с близкими интервалами (чтобы лицо или пасущееся животное, касающееся ограждения, оставалось на эквипотенциальной поверхности, так что создано).
Перейти к Шагу заземления ↑
8. Особое внимание к рабочим точкам
Чтобы защитить оператора в случае неисправности, следует убедиться, что он не подвергается высоким касаниям или пошаговым потенциалам, когда возникает неисправность в оборудовании, которое он работает.
Это требует использования защитной сетки вблизи этих рабочих точек, на которых оператор будет стоять и управлять оборудованием.
Существует четыре типа защитных ковриков.
1. Стальная решетка или пластина на опорных изоляторах. Это работает только в том случае, если оператор может быть полностью изолирован на решетке. Поэтому изоляторы должны быть чистыми.
Любая растительность в окрестностях должна быть полностью разрезана или полностью устранена (этот подход аналогичен изоляционным резиновым матам, установленным перед большинством внутреннего электрооборудования). Безопасность обеспечивается за счет увеличения сопротивления пути тока, так что ток, протекающий через тело оператора в землю, не превышает безопасных значений.
2. Стальная решетка на поверхности, постоянно прикрепленная к заземленной конструкции. Это устройство имеет оператора, стоящего прямо на решетке.
3. Непосредственный проводник похоронили (в катушке или зигзагообразном узоре) под поверхностью рукоятки и соединены с заземленной структурой.
4. Сборный эквипотенциальный защитный коврик для проволочной сетки, подвешенный под поверхностью рукоятки и связанный с заземленной структурой. Вероятно, это будет наименее дорогой выбор.
Во всех, кроме первой компоновки, как ручка управления переключателем, так и защитная решетка персонала (или мат) должны быть подвергнуты экзотермической сварке к конструкционной стали, что обеспечивает почти нулевое падение напряжения.
Перейти к Шагу заземления ↑
9. Устройства защиты от перенапряжений должны быть правильно заземлены
Когда происходит всплеск электрической системы (путем косвенных ударов молнии или из-за переключения) ограничители перенапряжений, расположенные рядом со всем критическим оборудованием, перенаправляют энергию перенапряжения на землю и защищают оборудование от перенапряжений.
Обычно скачки включают очень быстрое время нарастания, в течение которого ток изменяется от нуля до чрезвычайно высоких значений нескольких килоампер. Поэтому необходимо, чтобы проводящий путь от клеммы заземления разрядника от перенапряжения до земли должен иметь минимальный импеданс.
Даже небольшое количество самоиндукции, предлагаемое заземляющим проводником, будет означать очень высокий импеданс из-за крутого волнового фронта всплеска и очень высоких напряжений, возникающих в системе заземления (хотя и ненадолго). Чтобы рассеивать импульсный ток с минимальным падением напряжения, каждый провод заземления ограничителя перенапряжения должен иметь короткий прямой путь к земле и должен быть свободен от острых изгибов (изгибы действуют как катушка и увеличивают индуктивность).
Часто ограничители перенапряжения устанавливаются непосредственно на баке трансформаторов, рядом с втулочными клеммами HV. В этих случаях трансформаторные резервуары и связанные с ними конструкции действуют как путь заземления.
Необходимо обеспечить наличие нескольких и безопасных путей к земле (включая эффективные соединения).
Всякий раз, когда возникает вопрос об адекватности этих путей, рекомендуется использовать отдельный медный провод между разрядником и клеммой заземления (или основной сеткой заземления). Поскольку стальные конструкции (из-за их нескольких элементов) имеют более низкий импеданс, чем один медный проводник, заземляющие проводники предпочтительно должны быть соединены со структурой вблизи разрядника.
Перейти к Шагу заземления ↑
10. Заземление кабельных лотков
Подвесные кабельные лотки и лестничные стойки перегружены и заземлены AWG №2 голым медью. Эти проводники вместе с кабельной шиной, которая собирает провода заземления от отдельных шкафов, подключаются к ближайшей настенной коллекторной панели.
NEC vide Ст. 318 указаны требования к кабельным лоткам и их использование для уменьшения индуцированных напряжений во время замыкания на землю. Все металлические секции лотков должны быть соединены вместе с надлежащими проводящими соединениями. Пластины механического сращивания сами по себе не могут обеспечить достаточный и надежный путь заземления для токов повреждения.
Поэтому на каждом сращиваемом лотке должны быть установлены соединительные перемычки (либо сварные, используемые на стальных лотках, либо тип выступов).
Если металлический лоток поставляется с непрерывным заземляющим проводником, проводник может быть связан внутри или снаружи лотка.
Когда используются крышки кабельных лотков, они должны быть прикреплены к лотку гибким проводником. Лотки также должны быть прикреплены к строительной стали (обычно в каждой другой колонне).
Перейти к Шагу заземления ↑
11. Временное заземление нормально работающих частей
Временное заземление нормально работающих частей с заземлением и зажимом заземляющего провода
Когда персонал работает на высоковольтных электрических конструкциях или оборудовании, любые проводящие тела должны быть заземлены в качестве меры безопасности.
Это делается для того, чтобы в случае выхода из строя цепи из-за непреднамеренного переключения была обеспечена безопасность персонала (в контакте с частями, которые стали бы живыми).
Обычный метод заземления - это прикрепление гибкого изолированного медного кабеля с заземляющим зажимом или наконечником на каждом конце. Эти гибкие перемычки требуют периодической проверки и обслуживания. Для кабельных соединений с зажимами сварные соединения (либо сварные гладкие шпильки, либо резьбовые кремниевые бронзовые шпильки, приваренные к концу провода) обеспечат надежное и постоянное соединение.
Зажим или наконечник прочно соединены с землей, а другой зажим прикреплен к заземляемому кабелю.
Перейти к Шагу заземления ↑
Ресурс: практическое заземление, склеивание, защита и защита от всплесков напряжения - Г. Виджаярагаван; Марк Браун; Малькольм Барнс
(Получите эту книгу в Амазонке)