Проектирование системы заземления

Специалисты компании ООО «ПДБ Энерго» имеют большой опыт работы по проектированию заземляющих устройств любой сложности (для энергообъектов, объектов нефтегазовой отрасли, жилых и административных зданий, объектов связи и т.д.).

Электрический ток, при прохождении через тело человека, может вызвать тяжелые травмы, а в некоторых случаях — смерть. Установлено, что для человека ток 15-25 мА является опасным, а более 50 мА при длительном его прохождении через тело человека может вызвать смерть. Поражение человека электрическим током возможно при соприкосновении его с теми частями электроустановок, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции одной фазы. В этих случаях, чтобы защитить обслуживающий персонал от потенциалов опасной величины, выполняют защитные заземления, т.е. все части установки, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением при повреждении изоляции фазы, соединяют проводниками с землей.

Заземлитель представляет собой металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Металлические проводники, соединяющие заземляемые части установки с заземлителем, называются заземляющими проводниками. Совокупность заземлителей и заземляющих проводников называют заземляющим устройством, а преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством — заземлением.

Заземляют следующие металлические части электроустановок:

  • корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.;
  • приводы электрических аппаратов;
  • вторичные обмотки измерительных трансформаторов;
  • каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитов и шкафов;
  • конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, корпуса кабельных муфт, оболочки и брони силовых и контрольных кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки и т.п.

На воздушных линиях напряжением 6-10 кВ заземляют железобетонные и металлические опоры, расположенные в населенной местности, а также каркасы и корпуса электрооборудования (разъединителей, предохранителей, разрядников), установленного на деревянных, железобетонных или металлических опорах.

Для заземления электроустановок различных напряжений используют общее заземляющее устройство.

Заземлители могут быть естественными и искусственными. Естественными заземлителями являются: металлические конструкции зданий и сооружений, соединенные с землей, проложенные в земле металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих газов); свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, если их не менее двух.

В том случае, когда сопротивление заземляющего устройства при использовании естественных заземлителей будет удовлетворять требованиям ПУЭ, устраивать дополнительное искусственное заземление не требуется.

Сопротивление заземления заземлителей определяется в основном удельным сопротивлением грунта, размером и формой заземлителя, глубиной заложения его в грунте.

Внутреннюю сеть заземления в помещениях РУ выполняют в виде магистрали заземления и ответвлений от них к отдельным корпусам аппаратов.

В соответствии с требованиями СО 153-34. 20.122-2009 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ» в проекте должен быть разработан раздел (том) «Защита от перенапряжений, заземление, электромагнитная совместимость». В состав раздела (тома) по ЗУ должны входить пояснительная записка и чертежи заземляющего устройства.

В пояснительной записке должны быть даны результаты расчетов нормируемых параметров по условиям обеспечения электробезопасности и ЭМС с указанием расчетных точек КЗ, значений токов КЗ и их составляющих (токи в нейтралях трансформаторов/автотрансформаторов, токи по ВЛ, потенциалоповышающие токи).

ЗУ должно обеспечить защиту от поражения электрическим током (электробезопасность персонала) при появлении потенциалов на открытых проводящих частях в нормальных и аварийных режимах работы электроустановок. Электробезопасность характеризуется предельно допустимыми значениями напряжения прикосновения и должна быть обеспечена при любых условиях эксплуатации подстанции. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения установлены в ГОСТ 12.1.038–82 (Приложение А).

ЗУ должно иметь параметры, обеспечивающие электромагнитную совместимость оборудования электроустановок. В соответствии с требованиями ЭМС ЗУ должно быть выполнено так, чтобы уровни напряжений и токов, воздействующих на вторичное оборудование при коротких замыканиях и коммутациях в первичных цепях, не превышали допустимых значений для вторичного оборудования. Допустимые (испытательные) уровни электромагнитных воздействий установлены в ГОСТ Р 51317.6.5-2006.

ЗУ должно обеспечить надежное заземление устройств молниезащиты и ограничителей перенапряжений. В соответствии с этим грозовые и коммутационные перенапряжения, воздействующие на изоляцию первичного и вторичного оборудования соответствующего класса напряжения, не должны превышать допустимых уровней.

ЗУ предназначено также для реализации рабочего заземления электроустановок всех напряжений.

При проектировании ЗУ должны быть обеспечены:

  • защита естественных заземлителей и проводящих коммуникаций от повреждения при протекании (стекании) токов аварийных режимов;
  • взрыво- и пожаробезопасность электроустановок, оборудования и сооружений (за счет исключения перегрева искусственных и естественных элементов ЗУ, возникновения электрических дуг и искрения между открытыми проводящими частями, включая заземляющие проводники, с разными потенциалами);
  • действие релейных защит от замыканий на землю.

Надежность выполнения перечисленных функций ЗУ обеспечивается соблюдением нормируемых параметров заземляющего устройства.

Проектирование заземляющего устройства рекомендуется проводить на стадии «проектная документация», когда прорабатываются следующие решения:

  • по строительной части;
  • по схемам, составу и компоновкам первичного оборудования;
  • по составу и расположению вторичного оборудования и оборудования связи;
  • по трассам прокладки кабелей всех напряжений и назначений;
  • по трассам прокладки трубопроводов всех назначений, включая воздуховоды.

На стадии «рабочая документация» выполняются рабочие чертежи деталей ЗУ (присоединение к оборудованию, присоединение естественных заземлителей, заземление экранов и оболочек кабелей с проверкой их термической стойкости, конструкция сварных соединений, выполнение заземляющих проводников внутри помещений и т.п.).

Проектирование ЗУ, как правило, включает следующие этапы:

  • проведение предпроектных изысканий;
  • проектирование заземляющей сети в зданиях и сооружениях;
  • разработка базовой конструкции ЗУ на открытой части распределительных устройств;
  • расчеты и корректировка базовой конструкции с учетом всех требований к ЗУ, включая уточнение числа и расположения искусственных заземлителей и заземляющих проводников, их сечения (с учетом термической стойкости и коррозии).

Рекомендуется на стадии «рабочая документация» включить в состав проекта работы по проверке параметров смонтированного ЗУ в соответствии с «Методическими указаниями по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок». По результатам проверки в рабочие чертежи должны быть внесены необходимые корректировки. Работы по проверке ЗУ должны выполняться специализированными организациями.

ЗУ электрической подстанции должны обеспечивать нормируемые параметры по условиям обеспечения электробезопасности и ЭМС для нормальных и наиболее опасных аварийных режимов:

  • однофазное (двухфазное) короткое замыкание на землю на ПС;
  • короткое замыкание на землю на линиях, отходящих от ПС;
  • двойное замыкание на землю в сети с изолированной (заземленной через дугогасящий реактор или резистор) нейтралью;
  • стекание токов молнии и токов через ограничители перенапряжений;
  • стекание токов несимметрии и токов шунтирующих реакторов.

Таким образом, для длительного и безаварийного функционирования защищаемого объекта, должно быть своевременно уделено должное внимание проектированию и выполнению системы заземления в соответствии с действующими нормативными документами и с учетом специфики самого объекта.

Наша компания готова предоставить свои услуги по проектированию системы заземления с учетом необходимого именно Вам объема работ, Ваших пожеланий и с соблюдением требований всех нормативных документов в короткие сроки и по приемлемым ценам.

Обращаем Ваше внимание на то, что совместно с работами по проектированию системы заземления часто выполнятся работы по экспериментально-расчетному определению ЭМОкоординации изоляции и расчету возможности возникновения феррорезонанса, проектированию системы молниезащиты, в том числе активной молниезащитыпроверке возможности развития резонансных перенапряженийповышению грозоупорности ВЛ и ПСопределению параметров качества электропитанияизмерению сопротивления изоляции электрических аппаратов и вторичных цепейзамеру сопротивления петли «фаза-нуль» и тепловизионному контролю.