книги из ГПНТБ / Умов П.А. Обслуживание городских электрических сетей учебник

пряжения в земле у поверхности трубы также наибольшее. По мере удаления от трубы падение напряжения на единицу длины уменьшается.

Если вольтметром измерить разность потенциалов на поверх­ ности земли при разных расстояниях от трубы и результаты нане­ сти на диаграмму, то получатся кривые, указанные на рис. 72.

Наивысший потенциал имеет труба (<р3 — потенциал заземлителя). Если пренебречь потерей напряжени в заземляющих про­ водниках, то такой же потенциал будет и на раме выключателя. Вблизи трубы потенциал упадет очень резко, а на расстоянии 15— 20 м от трубы он будет настолько незначителен, что его можно принять равным нулю.

Точки нулевого потенциала называют «землей» в электротех­ ническом смысле.

Сопротивление заземлителя растеканию тока представляет со­ бой не сопротивление контакта между'заземлителем и почвой (оно незначительно), а сопротивление почвы между заземлителем и поверхностью с нулевым потенциалом.

Сопротивление заземляющего устройства слагается из сопро­ тивления заземлителя и сопротивления заземляющих йроводников. Если не учитывать малое сопротивление заземляющих проводников, то сопротивление заземляющего устройства R3 определяют из ус­ ловия

где U3 — напряжение заземления по отношению к земле; /3 — ток замыкания на землю.

Когда человек касается рукой кожуха аппарата с поврежден­ ной изоляцией одной из фаз, например рамы выключателя, пока­ занного на рис. 72, то напряжение между рукой и ногами челове­ ка составляет

^прик~ Фз ф>

где fAipHK — напряжение прикосновения, т. е. напряжение между теми двумя точками цепи тока замыкания на землю, которых од­ новременно касается человек.

Если человек подходит к аппарату с поврежденной изоляцией одной из фаз, то напряжение между его ногами составляет

	U шаг“ *Pi	Фг>
где	t/шаг — напряжение шага (величину шага		принимают равной
0,8	м).
	При устройстве заземлений стремятся, чтобы t/дрик и £/шаг были
возможно меньшими, что уменьшает		опасность	поражения.

Правила устройства электроустановок устанавливают допусти­ мые величины сопротивлений заземляющих устройств.

В электроустановках напряжением выше 1000 в с большими токами здмыкания на землю (более 500 а) при всех замыканиях на землю срабатывает соответствующая релейная защита, отклю­ чающая поврежденную часть установки. Поэтому в таких уста­

120

новках потенциал на заземляющих устройствах может появиться лишь кратковременно и маловероятно, чтобы в этот момент пер« сонал прикоснулся к частям установки, оказавшимся под напря­ жением, равным U3. Для указанных установок согласно ПУЭ со­ противление' заземляющего устройства должно быть не более 0,5 ом, а допустимая величина U3 не устанавливается.

В электроустановках напряжением выше 1000 в с малыми то­ ками замыкания на землю, в которых нейтрали не заземлены или заземлены через большое сопротивление, при замыкании на землю отключения поврежденного участка не произойдет, вследствие чего заземляющее устройство будет длительно находиться под напря­ жением U3 и увеличится вероятность прикосновения обслуживаю­ щего персонала к частям установки, оказавшимся под напряже­ нием U3. При использовании заземляющего устройства одновре­ менно для заземления электроустановок напряжением до и выше 1000 в напряжение заземления U3 согласно ПУЭ не должно пре­ вышать 125 б, а при использовании заземляющего устройства толь­ ко для заземления электроустановок выше 1000 в напряжение U3 не должно превышать 250 в.

Таким образом, сопротивление заземляющего устройства в ус­ тановке напряжением выше 1000 в с малыми токами замыкания на землю, если заземляющее устройство используется также для электроустановок напряжением до 1000 в, должно быть

где /3 — расчетный ток замыкания на землю.

Если заземляющее устройство используется только для элек­ троустановок выше 1000 б, то

В сетях с компенсацией емкостных токов расчетным током является остаточный ток замыкания на землю, который может возникнуть в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов, но не менее 30 а.

В обоих рассмотренных случаях R3 не должно превышать

10ом.

Вэлектроустановках до 1000 в с малыми токами замыкания

на землю R3 должно быть не более 4 ом. В таких же установках, присоединенных к трансформаторам и генераторам общей мощно­ стью не более 100 ква, R3 должно быть не более 10 ом.

Сопротивление заземляющих устройств опор ВЛ напряжением выше 1000 б в зависимости от удельного сопротивления грунта допускается 10—30 ом.

§ 28. Заземлители и заземляющие проводники

Заземлители могут быть естественные и искусственные. Естест­ венными заземлителями являются: металлические конструкции зда­ ний и сооружений, соединенные с землей, проложенные в земле

121

металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих газов); свинцовые оболочки кабе­ лей, проложенных в земле, если их не менее двух.

Втом случае, когда сопротивление заземляющего устройства при использовании естественных заземлителей будет удовлетво­ рять требованиям ПУЭ, устраивать дополнительное искусственное заземление не требуется.

Вкачестве искусственных заземлителей применяют вертикаль­ но забитые стальные трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм, угловую сталь, стальные стержни диаметром не менее 6 мм, гори­ зонтально проложенные стальные полосы толщиной не менее 4 мм, общим сечением не менее 48 мм2 и т. п. Сопротивление заземле­ ния заземлителей определяется в основном удельным сопротив­ лением грунта, размером и формой заземлителя, глубиной зало­ жения его в грунте.

Удельное сопротивление грунта зависит от его состава, плот­ ности, влажности и температуры и колеблется от 0,3*104 до

1,3-104 ом-см.

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

Последовательное присоединение заземляющих корпусов элек­ трооборудования к магистрали заземления не допускается. Маги­ стральную заземляющую шину соединяют с заземлителем не ме­ нее чем двумя ответвлениями, присоединяемыми к заземлителю в разных местах.

Магистральную заземляющую шину и ответвления к заземля­ емым частям прокладывают открыто. Открыто проложенные за­ земляющие проводники окрашивают в черный цвет. При окраске их в иной цвет в местах присоединений и ответвлений необходимо прочертить две полосы черного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.

Сечения заземляющих проводников выбирают из расчета, что­ бы при протекании токов однофазных замыканий на землю тем­

пература заземляющих проводников в установках выше 1000 в с

					Т а б л и ц а 6
Минимальные размеры стальных заземлителей и			заземляющих		проводников
		Прямоугольные про­		Заземлители
	Диаметр	водники и	заземли-
		тели
Место прокладки заземлителей и	круглых
	проводни­			из угловой		из сталь­
заземляющих проводником	ков и за­	сечение,	толщина,
	землите­			стали с		ных груб
	лей, мм	мм*	мм	толщиной		с толщи­
				полок,	мм	ной сте­
						нок, мм
В зданиях ...................................	5	24	3	2		1,5
В наружных установках . . .	6	48	4	2,5		2,5
В зе м л е .......................................	6	48	4	4		3,5

122

большими токами замыкания на землю	не	превышала 400° С, в
установках до и выше 1000 в с малыми	токами сечение заземля­
ющих проводников выбирают не менее	!/з	сечения фазных про­

водников, но не менее указанных в табл. 6 и 7.

В электроустановках напряжением до 1000 в применяют в ка­

честве заземляющих проводников медные ’ и			алюминиевые про­
водники, минимальные сечения которых приведены в табл. 7.
Заземляющие проводники соединяют друг			с	другом сваркой.
К заземляемым конструкциям их присоединяют				тоже	сваркой,	а
к корпусам аппаратов, машин и т. п.— сваркой или болтами.
					Т а б л и ц а	7
Минимальные сечения медных и алюминиевых заземляющих проводников
в электроустановках напряжением до 1000 в
Наименование		Сечение проводников, ммъ
			медных		алюминиевых
Голые проводники при открытой	прокладке . . .			4	6
Изолированные провода...............................................			1,5		2,5
Заземляющие жилы кабелей или многожильных про­
водов в общей защитной оболочке	с фазными	жи-		1
л а м и ..................................................................	...				1,5
П р и м е ч а н и е . Прокладка голых	алюминиевых	проводников в земле не допускается.

Пайкой присоединяют заземляющие проводники к металлическим оболочкам кабелей и проводов.

Проходы заземляющих проводников сквозь стены и перекрытия выполняют в трубах, стальных обоймах или открытых проемах.

§29. Электроустановки с изолированной

иглухозаземленной нейтралью

Электроустановки могут быть с глухозаземленной и изолиро­

ванной нейтралью.

Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформа­ тора или генератора, присоединенную к заземляющему устройст­ ву непосредственно или через малое сопротивление (трансформа­ торы тока и др.). Изолированной нейтралью является нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединен­ ная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Заземление нейтрали генератора или трансформатора называ­ ется рабочим заземлением в отличие от защитного заземления.

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при замы­ кании между фазой и заземляющими проводниками должно быть обеспечено быстрое и надежное автоматическое отключение по­ врежденного участка. Поэтому в электроустановках напряжением до 1000 в обязательно соединение корпусов электрооборудования

123

с заземленной нейтралью установки. При нарушении изоляции, т. е электрическом соединении одной фазы с корпусом при глухозаземленной нейтрали, произойдет короткое замыкание и повреж­ денный участок будет отключен максимальным автоматом или предохранителем.

Глухое заземление нейтрали выполняют в четырехпроводных сетях переменного тока. Нулевые выводы силовых трансформато­ ров в этом случае заземляют наглухо и все части, подлежащие заземлению, непосредственно соединяют с заземленным нулевым выводом. Провод сети, соединяющий с заземленной нейтралью трансформатора, называют нулевым проводом. В цепи нулевого провода не должно быть предохранителей или разъединяющих при­ способлений. На воздушных линиях напряжением до 1 кв с глухозаземленной нейтралью крюки и штыри фазных проводов и арма­ туру железобетонных опор соединяют с нулевым проводом, на ВЛ с изолированной нейтралью — заземляют. Сопротивление за­ земляющего устройства опор ВЛ не должно превышать 50 ом.

В установках с изолированной нейтралью или нейтралью, за­ земленной через большое сопротивление, на нулевых выводах си­ ловых трансформаторов устанавливают пробивные предохраните­ ли, исключающие опасность поражения током, возникающую при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего на­ пряжений. При наличии воздушной сети со стороны низшего на­ пряжения трансформатора пробивной предохранитель устанавли­ вают на фазе С.

Пробивной предохранитель представляет собой фарфоровый патрон с двумя медными пластинами, между которыми проложе­ на слюдяная прокладка с отверстиями. Одна пластина предохра­ нителя присоединяется к нулевому выводу трансформатора, дру­ гая — к магистральной шине заземления. При повреждении изо­ ляции между обмотками высшего и низшего напряжений транс­ форматора происходит переход потенциала с обмотки высшего напряжения на обмотку низшего напряжения и в случае возник­ новения напряжения на нулевом выводе трансформатора более 500 в воздушный промежуток в слюдяной прокладке между пла­ стинами предохранителя пробивается и происходит переход опас­ ного потенциала в землю.

§ 30. Системы заземления РП, ТП и опор ВЛ

Для равномерного распределения потенциала на площади элек­

троустановки	применяют заземляющие устройства	контурного
типа.	заземления распределительного пункта	на 12 ячеек
Система

и распределение потенциала в разрезе А-—А показаны на рис. 73. Распределение потенциала внутри контура получается значи­ тельно равномернее, чем при одиночном трубчатом заземлителе, вследствие чего уменьшаются напряжения прикосновения и

шага.

124

3 0 5 0

А -А

Рис. 73. Система заземления РП (а) и распределение потенциала (б):

1 — заземлитель из труб. 2 — стальные шины, 3 — магистраль	за­
земления внутри РП, 4 — кривая распределения потенциала

125

Заземляющее устройство контурного типа состоит из стальных труб (заземлителей) диаметром 50 мм, длиной 2,5—3 м, соединен­ ных между собой заземляющими проводниками, выполненными из стальных шин сечением 40X4 мм. Шины прокладывают на глу­ бине 0,5—0,8 м, трубы забивают с таким расчетом, чтобы верх трубы находился от поверхности земли на глубине 0,5—0,7 м. Внутри распределительного пункта проложена магистраль зазем­ ления, выполненная из полосовой стали сечением 25X4 мм2. Ма­ гистраль заземления соединена с заземлителями стальными ши­ нами в четырех местах. Металлические корпуса оборудования присоединяют к магистрали заземления отпайками.

Также выполняют систему заземления трансформаторной под­

станции.	1 •104 ом -см сопротивле­
При удельном сопротивлении грунта
ние заземления 16 заземлителей /?т= 5,4	ом, сопротивление зазем­

ляющих проводников из стальных шин Rm длиной более 50 м равно 8,5 ом. Если сопротивление заземления брони четырех за­ ходящих кабелей напряжением выше 1000 в (RK) принять рав­ ным 2 ом, то сопротивление заземления системы, приведенной на рис. 73, составит

R3 _____ Rt- R u -R*_____	5 ,4 -8,5-2	1,24 ом
RiRm+RiRx + Rm-RK	5,4 -8 ,5+ 5,4-2+ 8,5 -2.

и при расчетном токе замыкания на землю /3= 100 а будет удов­ летворять требованиям ПУЭ.

Заземление опор ВЛ и мачтовых подстанций выполняют забив­ кой в грунт 2—10 заземлителей, представляющих собой угловую сталь 50X50X5 мм длиной 2,5 м и соединенных между собой стальными шинами 4X25 мм. Количество заземлителей зависит от удельного сопротивления грунта и определяется проектом.

От заземлителей к металлическим конструкциям мачтовых под­ станций и опор, подлежащих заземлению, по опорам проклады­ вают заземляющие спуски. Диаметр заземляющего спуска для ВЛ напряжением до 1 кв должен быть не менее 6 мм, для линии 6—10 кв — не менее 10 мм (сечение не менее 35 мм2).

§ 31. Эксплуатация заземляющих устройств

После окончания монтажа заземляющего устройства его схема и исполнительные чертежи передаются эксплуатационной органи­ зации.

Каждое заземляющее устройство имеет паспорт, в котором указана схема и дано описание устройства. Кроме того, в паспор­ те указывают дату включения в эксплуатацию и величины сопро­ тивлений заземляющего устройства при вводе в эксплуатацию и последующих измерениях, даты осмотров и ремонтов. ,

В процессе эксплуатации периодически измеряют сопротивле­ ние заземляющих устройств с выборочным вскрытием грунта для осмотра элементов заземляющего устройства. Согласно правилам

технической эксплуатации измерения и вскрытие грунта на РП и ТП проводят через год после включения в эксплуатацию и в по­ следующем — не реже одного раза в шесть лет, для опор воздуш­ ных линий — не реже одного раза в шесть лет. Сопротивление заземляющего устройства измеряют с помощью специального при­ бора, описанного в гл. VIII. При производстве текущего и капи­ тального ремонтов оборудования проверяют надежность присое­ динения заземляющих проводников к корпусам оборудования и прочность мест сварки, а также окрашивают заземляющие про­ водники.

Прочность мест сварки заземляющих проводников и отпаек от них проверяют простукиванием слесарным молотком. Надежность присоединения заземляющих проводников к корпусам электрообо­ рудования проверяют подтягиванием гаек болтового соединения ключом; при обнаружении ржавчины контактные поверхности со­ единения зачищают стальной щеткой.

Контрольные вопросы

1.Для чего служат заземляющие устройства?

2.Какие части электрических установок заземляют?

3.Какие требования предъявляют к заземляющим устройствам?

4.Как различаются электроустановки по состоянию нейтрали?

5.Каковы преимущества заземлителей, выполняемых по контуру РУ, по сравнению с одиночными заземлителями?

6.В чем заключается эксплуатация заземляющих устройств?

Глава VI

КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ

§ 32. Конструкция силовых кабелей

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения

электрической энергии и изготовляются			на	напряжения	1 , 3, 6 ,
1 0	кв и выше.	бумажной	пропитанной изоляцией
с	Эти .кабели выпускаются с
	герметической оболочкой из	свинца или		из алюминия	(ГОСТ

18410—73*), с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим со­ ставом (ГОСТ 18409—73*), с резиновой теплостойкой изоляцией (ГОСТ 433—58) и пластмассовой изоляцией в пластмассовой обо­ лочке (ГОСТ 16442—70).

Рис. 74. Силовой трехжильный кабель СБ:

7 — верхний защитный покров, 2 — броня		из	двух	стальных
лент, в~~ бумажные ленты, пропитанные		в	компаунде		(по­
душка),	•# —свинцовая оболочка, 5 — поясная бумажная				изо­
ляция,	5 —бумажный заполнитель, 7 — жильная			бумажная

изоляция, 8 — медные многопроволочные жилы

Силовой электрический кабель состоит из следующих основ­ ных элементов: токопроводящих жил, изоляции, герметической защитной оболочки и защитных покровов (рис. 74).

' Т о к о п р о в о д я щ у ю ж и л у изготовляют из мягкой меди ММ или алюминия АТ. Форма сечения жилы может быть круглой, сегментной и секторной. Стандартом предусмотрены сле­ дующие сечения токопроводящих жил силовых кабелей: 2,5; 4; 6 ;

10;

16;

25;

35;

50;

70;

95;

120;

150;

185;

240;

300;

400;

500; 625

и

800 мм2.

и

алюминиевые токопроводящие

жилы изготовляют

Медные

однопроволочными и многопроволочными. Однопроволочные жилы из меди изготовляют сечением до 50 мм2, из алюминия до 240 мм2. Для кабелей, имеющих однопроволочные жилы, в обозначении мар­ ки добавляют в скобках буквы «ож».

Силовые кабели могут иметь одну, две, три и четыре жилы. Сечение четвертой жилы меньше сечения каждой из трех осталь­ ных. Эта жила используется как нулевая.

* Указанные ГОСТы вводятся в действие с января 1975 г.

128

И з о л я ц и ю жил силовых кабелей выполняют из резины, пластмассы и пропитанной кабельной бумаги. Наиболее широко применяются силовые кабели с изоляцией из пропитанной кабель­ ной бумаги.

У силовых кабелей напряжением до 10 кв изолируют каждую жилу в отдельности (изоляция жилы) и все жилы вместе относи­ тельно оболочки (поясная изоляция). Промежутки между изоли­ рованными жилами заполняют бумажными жгутами (заполните­ лем).

Для уменьшения неравномерности электрического поля в кабе­ лях, которая обусловлена, наличием воздушных включений, между верхним слоем изоляции и герметизированной оболочкой наклады­ вается экран из слоя полупроводящей бумаги.

Бумажную изоляцию пропитывают изоляционным составом МП- 1 (80% брайтстока и 20% канифоли), в результате значитель­ но повышается ее электрическая прочность. Кабели, предназна­ ченные для вертикальных прокладок, имеют обедненно-пропитан- ную изоляцию или изоляцию, пропитанную нестекающим соста­ вом. Кабели с обедненно-пропитанной изоляцией после обычной пропитки дополнительно нагревают при вакууме, в результате удаляется значительная часть пропиточной массы и оставшаяся з изоляции пропиточная масса при вертикальной прокладке не вы­ текает.

Нестекающий состав в кабелях состоит из церезина (продукт переработки нефти и сланцевого масла), вязкого минерального масла, канифоли и полиизобутилена. Церезин обеспечивает нестекание пропиточного состава.

Толщина бумажной изоляции зависит от рабочего напряжения кабеля и сечения жил. Так, толщина изоляции жил в зависимости от сечения жил для кабелей со свинцовой и алюминиевой оболоч­ ками напряжения 1 кв составляет 0,75—0,95 мм, толщина поясной изоляции 0,5—0,6 мм; для кабелей напряжением 6 кв толщина изоляции жил и поясной изоляции составляет 2,0 и 0,95 мм и напряжением 10 кв — соответственно 2,75 и 1,25 мм.

В многожильных кабелях для различения фаз верхние ленты изоляции на каждой жиле имеют разный цвет: на одной жиле лента красная, на другой — черная, на третьей — цвета изоля­ ционной бумаги.

Для предохранения изоляции кабеля от попадания в нее влаги

и воздуха	поверх изоляции накладывают	г е р м е т	и ч е с к у ю	з а ­
щ и т н у ю	о б о л о ч к у . Герметические	защитные	оболочки	вы­

полняют из свинца, алюминия, поливинилхлорида и негорючей

резины.

На герметическую оболочку кабеля накладывают несколько слоев защитного покрова. Назначение защитных покровов состоит в том, чтобы предохранить герметическую оболочку от коррозии и механических повреждений.

З а щ и т н ы й п о к р о в состоит из подушки, брони и наружного защитного покрова. Подушка, предохраняющая оболочку кабеля

9 Заказ 343

129