Опасность повышения потенциала земли
Смягчающий шаг и потенциальные опасности прикосновения обычно достигаются одним или несколькими из следующих трех основных методов.
Рисунок 1 - Потенциал шага на башне передачи
- Снижение сопротивления заземлению (RTG) системы заземления
- Правильное размещение заземляющих проводников
- Добавление резистивных поверхностных слоев
Понимание правильного применения обсуждаемых методов является ключом к сокращению и устранению любых потенциальных угроз роста потенциала.
Только благодаря использованию высокотехнологичного трехмерного программного обеспечения для моделирования, которое может моделировать структуры грунта с несколькими слоями и конечными объемами различных материалов, инженер может точно моделировать и проектировать систему заземления, которая будет безопасно обрабатывать высоковольтные электрические неисправности.
1. Снимите сопротивление с землей (RTG)
Сокращение РИТЭГа сайта часто является наилучшим способом снижения негативных последствий любого события повышения потенциала земли, где это практически возможно. Повышение потенциала заземления является продуктом тока повреждения, протекающего в систему заземления, после RTG системы заземления.
Таким образом, уменьшение РИТЭГ уменьшит рост потенциала земли до такой степени, что ток повреждения, протекающий в систему заземления, увеличится в ответ на снижение РИТЭГ. Например, если ток короткого замыкания для высоковольтной башни составляет 5000 А, а РИТЭГ системы заземления - 10, рост потенциала земли составит 50 000 В.
Рисунок 2 - Сенсорный потенциал на башне передачи
Если мы уменьшим РИТЭГ системы заземления до 5 и ток замыкания в результате повысится до 7000 А, то повышение потенциала земли составит 35 000 В!
Как видно из приведенного выше примера, уменьшение RTG может иметь эффект, позволяющий большему количеству тока течь в землю в месте неисправности, но всегда будет приводить к более низким значениям повышения потенциала заземления и касанию и шагу напряжения при неисправности место нахождения.
С другой стороны, вдали от места повреждения на соседних объектах, не подключенных к поврежденной конструкции, увеличение тока в землю приведет к большему потоку тока вблизи этих смежных объектов и, следовательно, к увеличению потенциала потенциала земли, прикоснитесь к напряжений и ступенчатых напряжений на этих объектах.
Конечно, если они начинаются с нуля, увеличение может не представлять проблемы, но есть случаи, когда может возникнуть проблема.
2. Правильное размещение заземляющих проводников
Типичная спецификация заземляющих проводников на высотных башнях или подстанциях заключается в установке заземляющего контура вокруг всех металлических предметов, связанных с объектами.
Имейте в виду, что может потребоваться изменить глубину и / или расстояние, чтобы контуры заземления были захоронены из конструкции, чтобы обеспечить необходимую защиту.
Обычно эти контуры заземления требуют минимального размера оголенного медного проводника 2/0 AWG, погребенного в прямом контакте с землей и в 3 фута от периметра объекта, 18 в классе ниже. Целью цикла является минимизация напряжения между объектом и земной поверхностью, где человек может стоять при касании объекта, т. Е. Минимизировать потенциал касания.
Рисунок 3 - Заземление башни HV
Важно, чтобы все металлические объекты в среде повышения потенциала земли были связаны с наземной системой, чтобы устранить любую разницу в потенциалах. Также важно учитывать удельное сопротивление почвы как функции глубины в вычисленных напряжениях касания и шага и при определении глубины размещения проводников.
Например, в почве с сухим поверхностным слоем с высоким удельным сопротивлением проводники в этом слое будут неэффективными. Низкий уровень удельного сопротивления ниже этого будет лучшим местом для заземления проводников. С другой стороны, если еще один слой с высоким удельным сопротивлением существует дальше, длинные стержни или глубокие скважины, проходящие в этот слой, будут неэффективными.
Иногда считают, что размещение горизонтальных проводников контура заземления очень близко к поверхности приводит к наибольшему уменьшению потенциалов касания. Это не обязательно так, поскольку проводники, расположенные близко к поверхности, вероятно, будут в более сухом грунте с более высоким удельным сопротивлением, что снижает эффективность этих проводников.
Кроме того, хотя сенсорные потенциалы сразу по петле могут быть уменьшены, сенсорные потенциалы на небольшом расстоянии могут фактически увеличиться из-за уменьшения зоны влияния этих проводников. Наконец, потенциальные потенциалы, вероятно, будут увеличиваться в этих местах. Действительно, шаговые потенциалы могут быть предметом беспокойства вблизи проводников, которые находятся близко к поверхности, особенно по периметру заземляющей системы.
Для решения этой проблемы обычно встречаются проводники периметра вокруг небольших систем заземления, погребенные на глубине 3 фута ниже уровня.
3. Резистивные поверхностные слои
Один из простейших способов снижения опасности удара и касания - это носить электрические ботинки. При сухой, правильно рассчитанной электрической опасности ботинки имеют миллионы омов сопротивления в подошвах и являются отличным инструментом для обеспечения безопасности персонала. С другой стороны, когда эти ботинки мокрые и грязные, ток может обходить подошвы сапог в пленке материала, который накапливается по бокам сапога.
Мокрый кожаный ботинок может иметь сопротивление порядка 100 Ом. Кроме того, нельзя полагать, что широкая общественность, которая может иметь доступ к внешнему периметру некоторых объектов, будет носить такое защитное снаряжение.
Другим методом, используемым для смягчения потенциальных потенциальных воздействий, является добавление более резистивных поверхностных слоев. Часто слой измельченной породы добавляется к башне или подстанции для обеспечения слоя изоляции между персоналом и землей. Этот слой уменьшает количество тока, которое может протекать через данного человека и на землю. Борьба с сорняками является еще одним важным фактором, так как растения становятся под напряжением во время неисправности и могут вносить опасные напряжения в человека.
Асфальт - отличная альтернатива, поскольку он намного более устойчив, чем дробленый камень, а рост сорняков не является проблемой. Добавление резистивных поверхностных слоев всегда повышает безопасность персонала во время события повышения потенциала земли.
Рисунок 4 - Линия 300 В на башне трансмиссии
Телекоммуникации в высоковольтных средах
Когда телекоммуникационные линии необходимы на высоковольтном участке, для защиты коммутационных станций от нежелательных напряжений требуются специальные меры предосторожности. Установка проводов на подстанции или на башне может представлять собой опасную ситуацию, и поэтому необходимы определенные меры предосторожности.
Отраслевые стандарты, касающиеся этих мер предосторожности и защитных требований, описаны в стандартах IEEE Standard 387, 487 и 1590. Эти стандарты требуют, чтобы исследование роста потенциала земли проводилось таким образом, чтобы можно было правильно рассчитать пиковую линию 300 В.
Для защиты телефонных коммутационных станций стандарты электросвязи требуют, чтобы вместо медных проводов использовались волоконно-оптические кабели. Коробка преобразования меди-волокна должна быть расположена за пределами зоны события повышения потенциала земли на расстоянии, превышающем 300-V пиковое значение или 212-V RMS-линию (рис. 4).
Это известно в отрасли как «линия 300-V». Это означает, что на основе результатов расчетов медный провод от телекоммуникационной компании может не приближаться к расстоянию пика 300 В. Это расстояние, на котором медный провод должен быть преобразован в волоконно-оптический кабель. Это может помочь предотвратить попадание нежелательных напряжений в телекоммуникационную сеть телефонных компаний.
Текущие формулы для расчета 300-вольтовой линии, как указано в стандартах, привели к неверному истолкованию и расхождению мнений, что привело к изменениям порядка величины вычисленных расстояний для практически идентичных входных данных проекта. Кроме того, опыт эксплуатации показал, что строгое применение теории приводит к неоправданно большим расстояниям. Это вызвало множество компромиссов в телекоммуникационной отрасли.
Самый известный - более новый стандарт, IEEE Std. 1590-2003, который отображает отметку в 150 м (~ 500 футов) в качестве расстояния по умолчанию, если исследование роста потенциала земли не проводилось в данном месте.
Ссылка // Стандартное руководство для инженеров-электриков - Системы заземления Дэвида Р. Штонина и Михаила А. Эспарса