Вимоги до заземлювальних пристроїв ЕУ.

2.1 Контроль за станом ізоляції.

Контроль ізоляції підрозділяється на періодичний (виконується у певні проміжки часу); постійний (виконується впродовж усього терміну роботи ЕУ) і передпусковий (виконується перед пуском ЕУ).

Періодичний контроль поділяється на:

− заводський – після виготовлення ЕУ;

− приймально-здавальний – після монтажу, перед введенням в експлуатацію;

− післяремонтні випробування – після капітальних та поточних ремонтів;

− міжремонтні випробування – у строки, встановлені відповідними правилами.

Під час періодичних випробувань ізоляції, як правило, вимірюють активний опір і коефіцієнт абсорбції та виконують випробування підвищеною напругою.

Активний опір ізоляції вимірюється мегомметрами.

Періодичні випробування ізоляції проводяться на вимкнених ЕУ, тобто вимірюється опір ізоляції певних частин ЕУ під робочою напругою. Для ЕУ напругою до 1 кВ вимірювальна напруга дорівнює 1 кВ та опір ізоляції не повинен бути менш як 500 кОм. ЕУ випробовують підвищеною напругою, щоб гарантувати, що ізоляція до наступного випробування не зруйнується від робочої напруги.

Постійний контроль ізоляції виконують у мережі з ізольованою нейтраллю напругою до 1 кВ.

3.2 Виміри опору ізоляції.

Вимірювання активного опору ізоляції здійснюється мегаомметрами. Схема мегаомметра (рис. 2) вміщує: генератор постійного струму з ручним приводом чи живленням від стороннього джерела - мережі, акумуляторів та ін.), логометр, перемикач, додаткові опори та клеми (З - земля, Л - лінія, Е - екран).

Мегаомметри виготовляють на напругу 100, 250, 500, 1 000 та 2 500 В і можуть вимірювати опір ізоляції до 50 000 МОм.

3.3 Якість ізоляції і методи профілактичних випробувань

Електричні випробування ізоляції ЕУ та відбір проб трансформаторного масла на аналіз необхідно проводити при температурі ізоляції не нижче +5°С, Випробування підвищеною напругою обов'язкове лише для електрообладнання на напругу до 35 кВ; для електрообладнання на напругу понад 35 кВ - лише за наявності випробних пристроїв.

До і після випробування ізоляції підвищеною напругою промислової частоти або випрямною напругою рекомендується вимірювати опір ізоляції за допомогою мегаомметра. За опір ізоляції приймається однохвилинне значення виміряного опору R₆₀. Опір ізоляції R₁₅ та R₆₀ потрібно відраховувати через 15 c та 60 с відповідно.

Результати випробувань і вимірювань необхідно оформляти типовими протоколами, відповідними актами, записами у формулярах або вносити до магнітних носіїв.

3. 4 Норми приймально-здавальних вимірювань і випробувань ізоляції ЕУ

Вимірювання і випробування ізоляції синхронних генераторів та компенсаторів.

Обсяг вимірювань і випробувань ізоляції синхронних генераторів та компенсаторів (далі - генераторів) включає: вимірювання опору ізоляції, випробування ізоляції обмотки статора підвищеною випрямною напругою з вимірюванням струму витоку, випробування ізоляції підвищеною напругою промислової частоти, випробування міжвиткової ізоляції обмотки статора,

• Опір ізоляції вимірюється мегаомметром. Допустимі значення цього опору наведено в табл. 3.1.

• Випробуванню ізоляції обмотки статора підвищеною випрямною напругою підлягає кожна фаза окремо при інших фазах, з'єднаних з корпусом. Значення випробної напруги визначається згідно залежностей:

- для генератора вище 6,6 до 20 кВ , кВ;

- для генератора вище 20 до 24 кВ , кВ.

• Вимірювання струмів витоку повинно виконуватись для п’яти-шести однакових ступенів напруги; при цьому потрібно, щоб за можливістю наближалась до 0,5 , a дорівнювала . На кожному ступені напруга витримується протягом 1 хв.

Таблиця 3.1. Допустимі значення опору ізоляції генераторів

Випробний елемент	Напруга мегаом­метра, кВ	Допустимі значення опору ізоляції, не менше МОм
Обмотка статора:     до І кВ   понад І кВ	1,0   2,5	Найменше значення визначається за формулою: Де ,- номінальна лінійна напруга, В; - температурний коефіцієнт, - номінальна потужність, кВт.
Темпе­ратура, °С						ЗО
	1,0	1,2	1,7	2,4	3,4	4,7	6,7	V
Коефіцієнт абсорбції не нижче 1,3
Обмотка ротора	1 (0,5)	0,5
Кола збудження	1 (0,5)	1,0
Ізольовані стяжні болти сталі статора		1,0
Водневі ущільнення		1,0

Випробування ізоляції обмоток генераторів підвищеною напругою промислової частоти виконується для кожної фази окремо при інших фазах, з'єднаних з корпусом. Тривалість прикладання випробної напруги - 1 хв. Значення випробної напруги приймається згідно табл. 3.2.

Випробування міжвиткової ізоляції обмотки статора проводиться для генераторів і на вибігу синхронних компенсаторів підвищенням генерованої напруги до 130% номінальної - для турбогенераторів та синхронних компенсаторів і до 150% - для гідрогенераторів. Тривалість випробувань за найбільшої напруги - 5 хв. Під час проведення випробувань допускається підвищувати частоту обертання до 115% номінальної. При випробуванні перевіряється симетричність лінійних напруг.

Таблиця 3.2. Випробна напруга промислової частоти для обмоток генераторів

Випробний елемент	Характеристика генератора	Випробна напруга, кВ
Обмотка статора турбогенератора	Потужність понад 1 МВт вища 6,6 до 20 кВ Потужність понад 1 МВт вища 6,6 до 20 кВ
Обмотка статора гідрогенератора	Потужність понад 1 МВт , вища 6,6 до 20 кВ Потужність понад 1 МВт в виша 20 кВ
Обмотка ротора: - явнополюсного - неявнополюсного	Будь-які генератори	збудження 1,0
Реостат збудження	Будь-які генератори	1,0
Резистор кола гасіння І АГП	Будь-які генератори	2,0

Вимірювання і випробування ізоляції силових трансформаторів, автотрансформаторів та масляних реакторів

Обсяг вимірювань і випробувань ізоляції силових трансформаторів, автотрансформаторів та масляних реакторів (далі трансформаторів) включає: вимірювання опору ізоляції , визначення коефіцієнта абсорбції , вимірювання та випробувань підвищеною напругою.

Опори ізоляції та вимірюються мегаомметрами на напругу 2500 В, a - мостами змінного струму. Перед початком вимірювання всі обмотки мають бути заземлені не менше ніж на 120 с, а перед повторним - не менш ніж на 300 с. Вимірювання виконуються за такою схемою; під час вимірювання всі виводи обмоток однієї напруги (на яких виконується вимірювання) з'єднуються разом, а решта обмоток і бак трансформатора заземлюються.

Характеристики ізоляції вимірюються за температури ізоляції не нижче 10 °С - для трансформаторів на напругу до 150 кВ включно і не нижче 20 °С - на напругу 220-750 кВ. Для забезпечення заданої температури трансформатори підлягають нагріванню.

Найменші допустимі опори ізоляції для обмоток маслонаповнених трансформаторів регламентуються вимогами керівних документів ( наприклад, - табл. 3.3), а сухих трансформаторів за температури від 10 до 30 °С мають бути не менше: для обмоток напругою до 1 кВ - 100 МОм, 6 кВ -300 МОм і понад 6 кВ - 500 МОм.

Значення для трансформаторів на напругу до 35 кВ включно має бути не менше 1,3.

Оцінка результатів вимірювання і ізоляції виконується шляхом приведення виміряних після монтажу значень за певної температури до значень, при температурі заводських випробувань (після виготовлення). Слід враховувати, що при підвищенні температури tgδ збільшується.

Приведене значення ізоляції повинне бути:

- для трансформаторів на напругу до 35 кВ, залитих маслом,- не менше значень наведених у табл. 3;

- для трансформаторів на напругу 110-750 кВ- не менше ніж 50 % значення,зазначеного в паспорті трансформатора.

Приведене значення ізоляції повинно бути:

- для трансформаторів на напругу до 35 кВ, залитих маслом,- не більше значень, зазначених у табл. 4;

- для трансформаторів на напругу 110-750 кВ - не більш 150% паспортного значення;

- значення , які приведені до заводської температури і дорівнюють або відрізняють, менші ніж 1 % вважаються задовільними.

Таблиця 3.3. Найменші допустимі значення обмоток трансформатора напругою 35 кВ, залитих маслом

Потужність трансформатора, МВА	Значення МОм, при температурі обмотки, °С
До 6.3
10 і більше							зо
Примітка. Значення відноситься до всіх обмоток даного трансформатора

Випробування ізоляції обмоток трансформаторів підвищеною напругою промислової частоти виконується тільки для сухих трансформаторів (табл. 3.5).

Випробування інших елементів трансформатора (масла, вводів, вбудованих трансформаторів струму) виконується згідно [1].

Таблиця 3.4. Найбільші допустимі значення tgδ ізоляції обмоток трансформатора напругою 35 кВ, залитих маслом

Потужність трансформатора, МВА	Значення . при температурі обмотки, °С
До 6.3	1,2	1,5	2,0	2,5	3,4	4,5	6,0
10 і більше	0,8	1,0	1,3	1,7	2,3	3,0	4,0
Примітка. Значення відноситься до всіх обмоток даного трансформатора

Таблиця 3.5. Значення випробних напруг промислової частоти для обмоток

Рис.5.3.Схема захисного заземлення у мережі з ізольованою

нейтраллю ДЖ:

а – схема електрична; б – схема еквівалентна.

У мережах з ізольованою нейтраллю ДЖ сила струму замикання на землю визначається залежністю:

(5.1)

Напруга на корпусі пошкодженої ЕУ буде:

(5.2)

Дотик людини (з опором Ом) до корпусу ЕУ зумовлює струм, який протікає через тіло людини

(5.3)

Висновок. Струму, який протікає через людину, залежить від величини опору захисного заземлення обернено пропорціонально

Умова безпеки в ЕУ з ізольованою нейтраллю має вигляд:

2.2 Захисна дія ЗЗ у мережах110 кВ із заземленою нейтраллю ДЖ.

Захисна дія ЗЗ в ЕУ із заземленою нейтраллю полягає у перетворенні замикання на корпус в однофазне КЗ і відключенні релейним захистом живлення від пошкодженої ЕУ, у результаті чого зникає напруга на корпусі ЕУ відносно землі (рис. 5.4).

Рис. 5.4.Схема захисного заземлення у мережі 110 кВ із заземленою нейтраллю ДЖ

У мережі 110 кВ і фазної напруги 63,5 кВ. отримаємо силу

А. (5.4)

Такий струм є струмом однофазного короткого замикання (КЗ), від якого спрацюють пристрої максимального струмового захисту і відімкнуть пошкоджену ЕУ.

2.3. Мережа напругою до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю ДЖ. ЗЗ виконують через сполучення корпусів ЕУ із захисним (нейтральним) проводом мережі – типу TN (рис. 5.5).

Рис. 5.5.Схема захисного заземлення у мережі до 1000 Вз глухозаземленою нейтраллю ДЖ

Таке сполучення корпусів ЕУ з нейтральним проводом змінює шлях струму замикання на корпус. У цьому випадку струм потече по фазному і нейтральному провідниках і обмотці трансформатора.

Струм можна визначити за залежністю:

(5.5)

де і - повні опори фазного і заземлюючого провідників; - повний опір обмотки трансформатора.

Опір цього кола струму становить до 0,1 Ома і відповідно струм збільшується, і цей струм буде струмом короткого замикання, від якого спрацьовує пристрій максимального струмового захисту і відключає пошкоджену ЕУ чи ділянку ЕМ.

3. Конструкція заземлювальних пристроїв.

Заземлювальний пристрій – це сукупність електрично з´єднаних між собою заземлювача і заземлювальних провідників.

Заземлювач– це сукупність з´єднаних між собою провідників, які перебувають в електричному контакті із землею безпосередньо або через провідне середовище (наприклад, бетон).

Заземлювачі поділяються на природні і штучні.

Природний заземлювач – це провідна частина, яка крім своїх безпосередніх функцій одночасно може виконувати функції заземлювача.

У ПУЕ першочергово рекомендують застосовувати як природні заземлювачі: металеві і залізобетонні конструкції будівель і споруд; підземні частини металевих i залізобетонних опор повітряних ліній (ПЛ); свинцеві оболонки кабелів та металеві трубопроводи, прокладені у землі.

Не допускається використовувати як природні заземлювачі: алюмінієві оболонки кабелів та трубопроводів горючих або вибухонебезпечних газів i сумішей, труби каналізації, центрального опалення, комунального водопроводу.

Штучний заземлювач – це заземлювач, який спеціально виконують з метою заземлення.

Штучні заземлювачі можуть бути: з чорної сталі без покриттям або зі спеціальним антикорозійним покриттям, з нержавіючої сталі чи мідними. Зазвичай використовують штучні заземлювачі з чорної сталі без покриття.

Штучні заземлювачі виконують у вигляді вертикальних електродів, сполучених між собою горизонтальним електродом. Для вертикальних електродів використовуються сталеві прутки діаметром (16, 25, 35, 50) мм або кутники з розмірами (32×32×4) мм чи (40×40×5) мм довжиною (2,5, 3,5, 4) м. Для горизонтальних електродів застосовуються прутки діаметром 10 мм або сталеву полосу (4×40) мм².

Застосовують вертикальні електроди, сполучені горизонтальним електродом, які розміщують у низку або за контуром (рис. 5.6). Електроди заземлювача слід розміщувати на відстані 0,8-1 м від фундаменту ЕУ чи приміщення.

Рис. 5.6. План розміщення електродів заземлювача:

а - вертикальні електроди розміщені у низку; б - вертикальні електроди розміщені за контуром.

Заземлювальний провідник – це провідник, який з´єднує заземлювач із визначеною точкою системи або ЕУ. На рис. 5.7 надано план-схему заземлювального пристрою. Заземлювач виконано з вертикальних електродів, сполучених горизонтальним електродом.

Рис. 5.7. План-схема заземлювального пристрою

Всі сполучення у схемі заземлень мають виконуватись нероз´ємними (за допомогою зварювання).

За взаємним розташуванням заземлювача і заземлювальних ЕУ поділяються на виносні і контурні.

Заземлювачі виносних заземлень розміщують на деякій відстані від ЕУ у зоні нульового потенціалу (рис. 5.7).

Заземлювачі контурних заземлень розміщуються поряд із заземлювальним ЕУ або під територією площадки, на якій розташовані ці ЕУ (рис. 5.6)

Вимоги до заземлювальних пристроїв ЕУ.

4.1 Вимоги до ЗП ЕУ напругою більш як 1 кВ

4.1.1.ЕМ з ізольовано або, компенсованою нейтраллю:

але не більше 10 Ом; (5.6)

де 250 – допустима напруга на корпусах ЕУ відносно землі, В;

– розрахунковий струм замикання на землю, А

(5.7)

де – лінійна напруга ЕУ, кВ; – довжини електрично зв´язаних КЛ і ПЛ, км.

4.1.2 ЕМ з глухозаземленою або ефективно заземленою нейтраллю.

Допустимий опір ЗП у визначається залежністю:

(5.8)

де U _{дот.доп} – допустима напруга дотику (лекція 2); – коефіцієнт напруги дотику, = 0,6…0,8.

ЗП повинно мати опір не більше 0,5 Ом з урахуванням природних і штучних заземлювачів.

4.2. Вимоги до ЗП ЕУ напругою до 1 кВ

4.2.1в ЕМ з ізольованою нейтраллю

Опір ЗП повинен відповідати такій вимозі:

(5.9)

де – допустима напруга дотику, значення якої у приміщеннях без підвищеної небезпеки приймається 50 В; у приміщеннях з підвищеною небезпекою 42 В; – повний струм КЗ на землю чи на відкриті провідні частини, А.

Виконання зазначеної умови можна не перевіряти, якщо не перевищує:

4 Ом – у разі потужності джерела живлення (ДЖ) більш як 100 кВА;

10 Ом – у разі потужності ДЖ до 100 кВА.

4.2.2.в ЕМ з глухозаземленою нейтраллю

1. Провідності РЕN- РЕ- провідників становлять не менш як 50 % провідності фазного провідника Приймають .

2. Опір ЗП,до якого приєднано нейтраль ДЖ ( ) не повинен перевищувати значень, наведених у табл. 5.1.

3. Опір повторних заземлень РЕN- чи РЕ-провідників наведено в табл. 5.1.

Таблиця 5.1.