Електропостачання. Високовольтні заземлення

Всяке перевищення миттєвим значенням напруги на ізоляції амплітуди найбільшої робочої напруги прийнято називати перенапругою. Перенапруги, як правило, мають короткочасний характер, оскільки вони виникають при швидко загасаючих перехідних процесах або в аварійних режимах, час яких обмежується дією релейного захисту і системою автоматики. Залежно від причини, яка викликала перехідні процеси, перенапруги мають тривалість від одиниць мікросекунд до декількох годин. Навіть самі короткочасні перенапруги досить високої кратності можуть призвести до пробою або перекриття ізоляції з наступним відмиканням ушкодженого елемента мережі, перервою в електропостачанні споживачів або зниження якості електроенергії.

Основною характеристикою перенапруг є їхня амплітуда U_maxабо кратність, яка являє собою відношення U_maxдо амплітуди U_нр найбільшої робочої напруги для даного класу напруги: К_п = U_max/ U_нр.

Перенапруги, окрім того, характеризуються формою, повторюваністю, широтою охвату мережі. Всі перераховані параметри перенапруг є випадковими величинами, що визначає необхідність статистичного підходу до обґрунтування вимог до електричної міцності ізоляції і характеристик захисних пристроїв.

Залежно від місця прикладення можна виділити різні типи перенапруг. Найбільше практичне значення мають фазні перенапруги. Вони впливають на ізоляцію струмопровідних частин електроустаткування від землі або заземлених конструкцій. Лінійні перенапруги розглядаються при виборі міжфазної ізоляції. Фазні перенапруги виникають між різними струмопровідними елементами однієї і тієї ж фази, наприклад, між сусідніми витками або котушками обмотки трансформатора, а також між нейтраллю та землею. Перенапруги між контактами комутуючих апаратів виникають у процесі відмикання ділянки мережі або при несинхронній роботі двох ділянок мережі.

Залежно від причин виникнення розрізняють дві групи перенапруг: зовнішні і внутрішні. Зовнішні перенапруги виникають при ударах блискавок і впливі інших зовнішніх відносно розглянутої мережі джерел енергії. Внутрішні перенапруги розвиваються за рахунок енергії підімкнених до мережі генераторів або реактивних елементів (L, С).

Для захисту людей і апаратури від перенапруг, а також при пробої ізоляції передбачається застосування заземлюючих пристроїв. В залежності від способу заземлення розподільної мережі і застосовуваних заходів безпеки згідно вимог Міжнародної електротехнічної комісії мережі поділяються на мережі з заземленою нейтраллю і мережі з ізольованою нейтраллю.

Для високовольтного обладнання передбачають мінімально два заземлювачі в заземлюючому пристрої. До високовольтного заземлюючого пристрою приєднують корпуси силових трансформаторів, металеві оболонки і панцеровані покриви високовольтних кабелів, розрядники, приводи роз’єднувачів, шафи комплектних трансформаторних підстанцій, шафи з лінійними трансформаторами ОМ і роз’єднувачами, металеві і залізобетонні опори ліній 10 кВ.

Заземлюючий пристрій складається з одного або декількох паралельно з’єднаних електродів, які знаходяться у ґрунті. З’єднувальні провідники (спуски) від засобів захисту і корпусів електроустаткування до заземлюючого пристрою в мережі високої напруги виконують із трьох скручених у джгут оцинкованих проводів діаметром 5 мм. В якості електродів застосовуються оцинковані або обміднені сталеві труби довжиною 2...3 м, діаметром 25...60 мм, товщиною стінки не менше 3,5 мм. Замість труб можна використовувати сталеві стрижні діаметром 12 мм, кутникову сталь 50х50х5 або 60х60х6 мм. Паралельне з’єднання електродів здійснюють одним або двома дротами, приварюючи їх на відстані 30...50 мм від верхнього кінця заземлювачів.

Для горизонтальних заземлювачів використовують сталевий оцинкований пруток діаметром 6 мм або неоцинкований діаметром 10 мм, сталеву смугу перетином не менш 48 мм² і товщиною не менше 4 мм, яка вкладається в ґрунт на ребро на глибину не менше 0,3 м.

Опір одиночного заземлювача rзалежно від його розмірів і питомого опору ґрунту наведений в табл. 15.2.

Число вертикальних або горизонтальних заземлювачів для забезпечення нормованого опору R заземлюючого пристрою можна визначити за формулою n=r/(Rη), де η - коефіцієнт екранування або використання заземлювача (η= 0,7÷1,0).

Таблиця 15.2