Заземление стп схема


Заземление и молниезащита трансформаторной подстанции

Для передачи электроэнергии на большие расстояния используют высокое напряжение. Как правило, к потребителю приходит линия 6 (10)кВ и для снижения напряжения до 0,4кВ проектируют трансформаторные подстанции. Сейчас хочу рассмотреть заземление и молниезащиту такой ТП.

В данной теме можно выделить внешний и внутренние контуры заземления, а также мероприятия по молниезащите трансформаторной подстанции.

1 Внешний контур заземления.

В общем случае внешний контур заземления для трансформаторной подстанции состоит из замкнутого контура, представляющим собой горизонтальный заземлитель и  n-го количества вертикальных электродов. В качестве горизонтального электрода применяют полосовую сталь 4×40мм.

Общее сопротивление заземляющего контура должно быть не более 4Ом при удельном сопротивлении грунта не более 100Ом*м. При удельном сопротивлении грунта более 100Ом*м допускается увеличивать данное значение в 0,01·? раз, но не более чем в 10 раз (ПУЭ7 п. 1.7.101). Получается, чтобы получить нужное значение (4Ом) с удельным сопротивлением грунта 100Ом*м необходимо забить около 8 вертикальных электродов длиной 5 м из круга диаметром 16мм либо 10 вертикальных электродов длиной 3м из стального уголка 50×50х5мм.

Наружный контур заземления ТП

Располагать наружный заземляющий контур следует на расстоянии не более 1м от стены ТП либо фундаментной плиты, на которой установлена трансформаторная подстанция.

Горизонтальный заземлитель из стальной полосы укладывается в траншее на глубине 0,7 м. Полоса укладывается на ребро.

2 Молниезащита трансформаторной подстанции.

Ниже представлен разрез ТП.

Разрез трансформаторной подстанции


Узел молниезащиты ТП

В случае с металлической кровлей молниезащиту трансформаторной подстанции выполняют следующим образом: с диаметрально противоположных сторон выполняют связь кровли с наружным контуром заземления, т.е. в местах ввода стальной полосы в здание ТП.  На разрезе вторая связь кровли с заземлителем не показана. В качестве проводника следует применять проволоку диаметром 8мм. В других случаях необходимо запроектировать молниеприемник на кровле здания ТП.

Проложенная полоса зземления по наружной стене здания должна быть защищена от механических повреждеий и коррозии согласно ПУЭ7 п. 1.7.130.

3 Внутренний контур заземления.

Обычно трансформаторная подстанция состоит из трех помещений: распределительное устройство 6 (10)кВ, распределительное устройство 0,4кВ и камера трансформатора. Иногда РУ объединяют в одно общее помещение.

В каждом помещении по периметру прокладывают полосу заземления, т.к. все металлические части не находящиеся под напряжением должны быть заземлены, а  это обрамление каналов, люки подполья, крепежные элементы барьеров, шинный мост, возможность присоединения переносных заземлений.

Гайка-барашек

Крепят полосу к стене на отметке 0,4м от уровня пола при помощи дюбель-держателей либо специальных держателей К-188 через расстояние 0,6-1,0м. Все разборные соединения, предусмотренные изготовителем оборудования, присоединяют болтовым соединением, остальные соединения выполняют при помощи сварки. Для переносного заземления используют «гайку-барашек». Гибкие заземляющие перемычки выполняют проводом ПВ3, но без изоляции. Это делается для видимой целостности соединения.

Проход через стену

Прокладка заземляющих и нулевых защитных проводников через стены и и перекрытия должна выполняться, как правило, с их непосредственной заделкой. Для этих целей используют гильзы. Пространство в гильзах заделывают специальным негорючим легкоудаляемым составом. После прокладки полосу красят в желто-зеленый цвет в соответствии с рисунком.

Окрашивание полосы заземления

В помещении трансформатора земление выполняют в соответствии с рисунком, представленном ниже.

Контур заземления в помещении трансформатора

Обозначения:

1 Швеллер в стяжке пола для установки силового трансформатора.

2 Съемный оградительный барьер.

3 Предупреждающие знаки на барьере.

4 Шина заземления внутреннего контура ТП.

5 Шина заземления  для силового трансформатора.

6 Проем в стене для шин 0,4 кВ.

7 Узел крепления шин 0,4 кВ.

8 Заземление створок ворот перемычкой.

9 Вентиляционная решетка в створках ворот.

10 Маслоудерживающий борт.

11 Розетка.

12 Выключатель освещения камеры.

13 Светильник освещения.

14 Сети освещения 220 В.

Узел А – точка присоединения переносного заземления. К шине заземления с помощью сварки присоединяют болт М8, комплектуют его двумя широкими шайбами М8 и «гайкой-барашек» М8.

Узел В –  точка соединения шин заземления. До крепления на место установки шины, ее окончание, которое будет присоединяться с помощью сварки, подготавливают в виде «утки».

Узел С – точка соединения шины заземления к металлическим конструкциям. До крепления на место установки шины, ее окончание, которое будет присоединяться  с помощью сварки, подготавливают в виде «утки» с учетом размера А металлоконструкции.

Предупреждающие знаки барьера

Для безопасного осмотра силового трансформатора при эксплуатации предусматривается оградительный барьер, который окрашивают в красный цвет. На барьере размещают запрещающие плакаты. Барьер устанавливается на высоте 1,2м от уровня пола и на расстоянии 0,5м от двери.

Заземление силового трансформатора

В основном все наши сети с глухозаземленной нейтралью, поэтому нам необходимо присоединить нулевую шину трансформатора к нашему заземляющему контуру. Металлический корпус силового трансформатора присоединяется к контуру заземления при помощи гибкой перемычки.

На рисунке показано заземление силового трансформатора, где:

1 Гибкая заземляющая перемычка.

2 Шина заземления.

3 Шина зануления трансформатора.

4 Ошиновка 0,4кВ трансформатора.

5 Болт заземления трансформатора.

В технических подпольях внутренний контур заземления выполняют в соответствии с рисунком.

Контур заземления в техническом подполье

 

Обозначения на изображении:

1 Люк через перекрытие в техническое подполье.

2 Лестница.

3 Гильзовый переход через перекрытие для шины заземления.

4 Шина заземления внутреннего контура ТП.

5 Кабельная стойка с полками.

6 Гильзовый переход через перекрытие для кабелей.

8 Силовой кабель электроснабжения.

К.В. Шубаков.  Монтаж типовых, городских трансформаторных подстанций.

Советую почитать:

Что такое заземляющий трансформатор? Определение и типы заземляющих трансформаторов

Заземляющий трансформатор используется для обеспечения пути к незаземленной системе или когда нейтраль системы недоступна по какой-либо причине, например, когда система соединена треугольником. Он обеспечивает путь к нейтрали с низким импедансом, а также ограничивает переходные перенапряжения при замыканиях на землю в системе. Заземление системы может быть выполнено следующим образом

Трансформатор заземления Delta-Star

В случае трансформатора заземления по схеме треугольник-звезда, сторона треугольника замкнута, чтобы обеспечить путь для тока нулевой последовательности.Обмотка звездой должна иметь то же номинальное напряжение, что и цепь, которая должна быть заземлена, тогда как номинальное напряжение треугольника может быть любым стандартным уровнем напряжения.

Выбор типа заземления зависит от типа системы и уровней ее напряжения. При выборе заземления

необходимо учитывать следующие факторы.
  • Возникло переходное перенапряжение.
  • Величина тока замыкания на землю в процентах от тока трехфазного замыкания.
  • Падение напряжения в сети из-за неисправности.

Обычно твердое заземление используется для низковольтных систем напряжением до 600 В. Для напряжений до 11кВ используется резистивное заземление.

.

Что такое заземление нейтрали? Определение и типы заземления нейтрали

В системе заземления нейтрали нейтраль системы, вращающейся системы или трансформатора соединена с землей. Заземление нейтрали является важным аспектом проектирования энергосистемы, поскольку характеристики системы в отношении коротких замыканий, стабильности, защиты и т. Д. В значительной степени зависят от состояния нейтрали. Трехфазная система может работать двумя способами

  1. С незаземленной нейтралью
  2. С заземленной нейтралью

Незаземленная нейтраль

В системе с незаземленной нейтралью нейтраль не соединена с заземленной.Другими словами, нейтраль изолирована от земли. Следовательно, эта система также известна как система с изолированной нейтралью или система со свободной нейтралью, показанная на рисунке ниже.

Заземленная система

В системе заземления нейтрали нейтраль системы соединена с землей. Из-за проблем, связанных с незаземленной нейтралью, нейтрали заземлены в большинстве высоковольтных систем.

Ниже перечислены некоторые преимущества заземления нейтрали.

  1. Напряжения фаз ограничены напряжениями между фазой и землей.
  2. Исключены скачки напряжения из-за дуги заземления.
  3. Перенапряжения из-за разряда молнии на землю.
  4. Обеспечивает большую безопасность персонала и оборудования.
  5. Обеспечивает повышенную надежность обслуживания.

Метод заземления нейтрали

Методы, обычно используемые для заземления нейтрали системы:

  1. Жесткое заземление (или эффективное заземление)
  2. Заземление сопротивления
  3. Реактивное заземление
  4. Заземление катушки Петерсона (или резонансное заземление)

Выбор типа заземления зависит от размера устройства, напряжения системы и используемой схемы защиты.

.

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Введение в сеть заземления подстанции

In высокого и среднего напряжения [1] Подстанции с воздушной изоляцией ( AIS ) электромагнитное поле , , которое вызывает статические заряды оголенных кабелей и проводов, а также атмосферные условия ( скачков ), индуцируют напряжения на обесточенных частях установки, которые создают разности потенциалов между металлическими частями и землей, а также между разными точками земли .

Подобные ситуации могут возникать при коротких замыканиях между токоведущими частями установки и токоведущими частями , например, в коротком замыкании фазы на землю .

Эти разности потенциалов дают начало ступенчатому потенциалу и потенциал касания или комбинации обоих , которые могут привести к циркуляции электрического тока через тело человека , что может причиняют вред людям .

Напряжение прикосновения ( E t ) можно определить как максимальную разность потенциалов, которая существует между заземленной металлической конструкцией, к которой можно прикоснуться рукой, и любой точкой земли при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между металлической конструкцией и точкой на земле составляет 1 м.

Шаговое напряжение ( E s ) определяется как максимальная разность потенциалов, которая существует между ножками при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между ножками составляет 1 м.

Частным случаем ступенчатого напряжения является передаваемое напряжение ( E trrd ) : когда напряжение передается на подстанцию ​​или с подстанции от или к удаленной точке, внешней по отношению к месту подстанции.

Другие концепции: :

  • Повышение потенциала земли ( GPR ): Максимальный электрический потенциал, который может получить сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, предположительно находящейся под потенциалом удаленной земли.Это напряжение, GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети.
  • Напряжение сети ( E м ): Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления.
  • Напряжение прикосновения металл к металлу ( E мм ): Разница потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которые могут быть перекрыты прямым путем из рук в руки или из рук в руки контакт.

На схеме на Рисунке 1 показаны явления, упомянутые выше .

Рисунок 1 - Напряжение прикосновения, шага и передаваемое напряжение

Для минимизации допустимых значений от до из токов, проходящих через тело человека , до обеспечения электробезопасности для человек, работающих в пределах или рядом с установка , а также до ограничить любые возможные электрические помехи стороннему оборудованию , AIS должен быть снабжен заземлением (или заземлением ) системой , к которой все металлические не находящиеся под напряжением части к установке должны быть подключены , такие как металлические конструкции , заземлители, разрядники для защиты от перенапряжений, корпуса распределительных щитов и двигателей, рельсы трансформаторов и металлические ограждения .

Поскольку заземление влияет на уровни перенапряжения энергосистемы и ток короткого замыкания , а также на определение систем защиты, система заземления должна быть спроектирована таким образом, чтобы гарантировать надлежащую работу защитных устройств, таких как защитное реле и перенапряжения. разрядники .

Проектирование и конструкция системы заземления должны гарантировать, что система будет работать в течение ожидаемого срока службы установки, и поэтому должны учитывать будущие дополнения и максимальный ток короткого замыкания для окончательной конфигурации.

Система заземления состоит из ячеек скрытого в земле медного кабеля , с дополнительных заземляющих стержней , и должна быть рассчитана, рекомендуется использовать IEEE Std. 80-2000 .

Важные формулы для проектирования системы заземления сети подстанции

Поперечное сечение подземного кабеля следует рассчитывать в соответствии со значением тока короткого замыкания фазы на землю , но это обычное явление использовать для этой цели трехфазный ток короткого замыкания .

Для этого расчета необходимо использовать следующую формулу : Где:

  • I ” K1 - ток короткого замыкания между фазой и землей [ A ]
  • t с - продолжительность неисправности [ с ]
  • Δθ - максимально допустимое повышение температуры [ ° C ] - для неизолированной меди Δθ = 150 ° C

В соответствии со стандартом IEEE максимально допустимого шага и потенциала прикосновения и максимально допустимого тока через тело человека ( I hb ) и сопротивления сети заземления ( R g ) рассчитываются по формулам:

Максимально допустимый потенциал шага

Максимально допустимый потенциал прикосновения

Максимально допустимый ток через человека body

Сопротивление земной сети

Где:

  • C s - коэффициент снижения характеристик поверхностного слоя и рассчитывается по формуле:
  • t s - продолжительность разлом [ с ]
  • ρ с - удельное сопротивление материала поверхности [ Ом. м ] типичное значение для мокрого щебня / гравия: 2,500 Ом м
  • ρ - удельное сопротивление земли под материалом поверхности [ Ом . м ]
  • h с - толщина материала поверхности [ м ]
  • A - площадь, занимаемая наземной сеткой [ м 2 ]
  • l T - общая скрытая длина проводника, включая заземляющие стержни [ м ]

Если не используется защитный поверхностный слой, то C s = 1 и ρ s = ρ

Эти расчеты обычно выполняются с использованием специального программного обеспечения .

Сеть заземления подстанции

На Рисунке 2 показан пример сети заземления.

Рисунок 2 - Сеть заземления

Наиболее подходящие методы для соединения соединений сети заземления: :

a.) Экзотермическая сварка

Рисунок 3 - Экзотермическая сварка

Экзотермическая сварка - это процесс постоянного соединения проводников , в котором используется расплавленного металла и формы , который основан на химической реакции между оксидами металла ( проводник ) и воспламеняющимся алюминиевым порошком , что выступает в роли топлива , с выделением тепловой энергии .Эта химическая реакция представляет собой пиротехнический состав , известный как термит .

Необходимо гарантировать, что количество экзотермических сварок, выполненных с каждой формой, не будет превышать указаний производителя.

b .) Разъем C :

с использованием гидравлического обжимного инструмента и матриц с размером , подходящим для размера разъемов .

Рисунок 4 - Соединитель C и обжимной инструмент

Рядом с блоками управления автоматических выключателей, переключателей и разъединителей необходимо установить металлический эквипотенциальный мат , подключенный к системе заземления , аналогично показанный на рисунке 5.

Рисунок 5 - Металлический эквипотенциальный мат

Полезно знать:

[1] При U n номинальное напряжение сети: HV - U n ≥ 60 кВ ; MV - 1 кВ n ≤ 49,5 кВ .

Об авторе: Мануэль Болотинья
- Диплом в области электротехники - Энергетика и энергетические системы (1974 - Высший технический институт / Лиссабонский университет)
- Магистр электротехники и вычислительной техники (2017 - Faculdade de Ciências e Tecnologia / Nova University of Lisbon)
- старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор

Похожие сообщения:

.

Разница между заземлением и заземлением со сравнительной таблицей

Одно из основных различий между заземлением и заземлением состоит в том, что при заземлении токоведущая часть соединяется с землей, тогда как при заземлении нетоковедущие части соединяются с землей. Другие различия между ними объясняются ниже в виде сравнительной таблицы.

Содержание: Заземление V / S Заземление

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Заземление Заземление
Определение Токоведущая часть соединена с землей. Корпус оборудования заземлен.
Расположение Между нейтралью оборудования и землей Между корпусом оборудования и землей, расположенной под поверхностью земли.
Символ
Нулевой потенциал Нет Есть
Защита Защита оборудования энергосистемы. Защитите человека от поражения электрическим током.
Приложение
Обеспечьте обратный путь к току. Отводит электрическую энергию в землю.
Типы Три (сплошное, резистивное и реактивное заземление) Пять (трубное, пластинчатое, стержневое заземление, заземление через отвод и ленточное заземление)
Цвет провода Черный Зеленый
Используйте Для балансировки несбалансированной нагрузки. Во избежание поражения электрическим током.
Примеры Нейтраль генератора и силового трансформатора заземлена. Корпус трансформатора, генератора, двигателя и т. Д. Заземлены.

Определение заземления

При заземлении токоведущие части напрямую соединены с землей. Заземление обеспечивает обратный путь для тока утечки и, следовательно, защищает оборудование энергосистемы от повреждений.

Когда в оборудовании возникает неисправность, ток во всех трех фазах оборудования становится несимметричным. Заземление отводит ток короткого замыкания на землю и, следовательно, уравновешивает систему.

Заземление имеет несколько преимуществ, например, исключает перенапряжение, а также разряжает перенапряжение на землю. Заземление обеспечивает большую безопасность оборудования и повышает надежность обслуживания.

Определение заземления

«Заземление» означает соединение нетоковедущей части оборудования с землей.Когда в системе возникает неисправность, возрастает потенциал обесточенной части оборудования, и когда любой человек или бродячие животные коснутся корпуса оборудования, они могут получить ток.

Заземление отводит ток утечки на землю и, следовательно, защищает персонал от поражения электрическим током. Он также защищает оборудование от ударов молнии и обеспечивает путь разряда для разрядника, разрядника и других устройств.

Заземление достигается путем соединения частей установки с землей с помощью заземляющего проводника или заземляющего электрода в тесном контакте с почвой, размещенной на некотором расстоянии ниже уровня земли.

Основные различия между заземлением и заземлением

  1. Заземление определяется как соединение нетоковедущей части, такой как корпус оборудования или корпуса, с землей. При заземлении токоведущая часть, такая как нейтраль трансформатора, напрямую связана с землей.
  2. Для заземления используется провод черного цвета, а для заземления зеленого цвета - провод.
  3. Заземление уравновешивает несимметричную нагрузку, тогда как заземление защищает оборудование и людей от поражения электрическим током.
  4. Заземляющий провод помещается между нейтралью оборудования и землей, тогда как при заземлении заземляющий электрод помещается между корпусом оборудования и землей, которая находится под землей.
  5. При заземлении оборудование физически не связано с землей, и ток не равен нулю на земле, тогда как при заземлении система физически связана с землей и имеет нулевой потенциал.
  6. Заземление создает путь для нежелательного тока и, следовательно, защищает электрооборудование от повреждений, в то время как заземление снижает высокий потенциал электрического оборудования, вызванный неисправностью, и, таким образом, защищает тело человека от поражения электрическим током.
  7. Заземление подразделяется на три типа. Это твердое заземление, заземление по сопротивлению и заземление по реактивному сопротивлению. Заземление может быть выполнено пятью способами: заземление трубопровода, пластинчатое заземление, стержневое заземление, заземление через кран и ленточное заземление.

Технические характеристики заземляющих электродов

  1. Электрод заземления нельзя размещать вблизи здания, система установки которого заземлена на расстоянии более 1,5 м.
  2. Сопротивление заземляющего провода не должно быть более 1 Ом.
  3. Проволока, используемая для электрода и цепи, должна быть из одного материала.
  4. Электроды следует располагать вертикально так, чтобы они касались слоев земли.

Размер жилы не должен быть меньше 2,6 мм. 2 или половина проволоки, используемой для электропроводки. Для заземления используется неизолированный медный провод. Зеленая 6 THHN (провод с термопластичным покрытием с высоким тепловыделением) и медная проволока различных размеров, например 2,4,6,8 и т. Д.также используются для заземления и заземления.

.

Смотрите также