Компенсація ємнісної складової струму замикання на землю

В мережах з ізольованою нейтраллю струм однофазних замикань на землю, як і струм через людину при однофазному дотиці до струмовідних частин, оцінюється активною і ємнісною складовими. Так, ємність кожного проводу повітряної мережі 6.., 35 кВ складає приблизно 5000...6000 пФ/км, а ємнісний струм на І кВ лінійної напруги і на 1 км довжини — 2, 7...3, 3 мА для мереж на дерев'яних опорах. В мережах на металевих опорах цей струм на 10...15% більший. В протяжних розгалужених мережах ємнісна складова струму через людину може перевищувати активну і бути визначальною в тяжкості ураження людини електричним струмом. Крім того, значні ємності мереж напругою більше 1000 В негативно впливають на ізоляцію мережі, викликають перенапругу в ізоляції, що може призводити до її перекриття.

Для зменшення ємнісної складової струму замикання на землю застосову­ють компенсаційні котушки (реактори), які включаються між нейтраллю мережі і землею – рис. 3.

 

 

Рис. 3. Компенсація ємнісної складової струму
замикання на землю

 

 

Вирівнювання потенціалів. Застосовується з метою зниження можливих напруг дотику (U_dom, В) і кроку (U, В) при експлуатації електроустановок або попаданні людини під ці напруги за інших обставин. Вирівнювання потенціалів досягається за рахунок навмисного підвищення потенціалу опор­ної поверхні, на якій може стояти людина, до рівня потенціалу струмовідних частин, яких вона може торкатися (зменшення U_dom), або за рахунок змен­шення перепаду потенціалів на поверхні землі чи підлозі приміщень в зоні можливого розтікання струму (зменшення U).

Прикладом вирівнювання потенціалів з метою зниження Щот може бути тимчасове електричне з'єднання ізольованої від землі колиски телескопічної пересувної автовежі з фазним проводом ПЛ електропередач при пофазному виконанні профілактичних робіт без зняття напруги. За таких умов потенціали поверхні, на якій стоїть людина, і струмовідних частин будуть рівні і U_dom = 0.

Іншим варіантом вирівнювання потенціалів є спорудження в грунті по всій території відкритих електропідстанцій чи відкритих розподільчих при­строїв (ВРП) заземлюючого пристрою з певним розміщенням вертикальних заземлювачів, з'єднаних металевими смугами, подібно рис. 4. При замикан­ні на корпус будь-якого з апаратів, розміщених на підстанції, його потенціал відносно землі передається на неструмовідні частини інших апаратів, оскіль­ки останні приєднані до одного заземлювача. Це створює небезпеку обслуго­вуючому персоналу. Наявність заземлюючого пристрою по всій території ВРП сприяє зменшенню напруги дотику і кроку (рис. 4)

Рис. 4. Крива розподілу потенціалів при контурному заземлювачі та можливі величини напруги кроку (Uk) і доторкання (Ug)

 

Технічні заходи попередження електротравм при переході напруги на неструмовідні частини електроустановок. Поява напруги на неструмовідних частинах електроустановок пов'язана з пошкод­жен­ням ізоляції і замиканням на корпус. Основними техніч­ними заходами щодо попередження електротравм при замиканнях на корпус є захисне заземлення, занулення, захисне відключення.

Захисне заземлення. Відповідно до ГОСТ 12.1.009-76 захисне заземлен­ня — це навмисне електричне з'єднання з землею чи її еквівалентом метале­вих неструмовідних частин, які можуть опинитися під напругою. Принципо­ва схема захисного заземлення наведена на рис. 5, права частина. Захисне заземлення застосовується в електроустановках, що живляться від ізольованої від землі мережі напругою до 1000 В і в електроустановках напругою біль­ше 1000 В незалежно від режиму нейтралі мережі живлення. Захисне зазе­млення забезпечує паралельно можливому включенню людини в мережу замикання на землю струмопровід малого опору (шунт), за рахунок чого зменшується струм, що проходить через людину. Крім того, захисне зазе­млення при правильному його виконанні зменшує U.

Захисному заземленню підлягають:

· електроустановки напругою 380 В і більше змінного струму і 440 В і більше постійного струму в усіх випадках незалежно від категорії приміщень (умов) щодо небезпеки електротравм;

· електроустановки напругою більше 42 В змінного струму і більше 110 В постійного струму в приміщеннях з підвищеною і особливою небезпекою електротравм, а також електроустановки поза приміщен­нями;

 

Рис. 5. Схема включення людини під напругу при дотиці
до фазного проводу (а) і до корпусу споживача електроенергії
при пошкодженні ізоляції (б)

 

· всі електроустановки, що експлуатуються у вибухоне­безпечних зонах (з метою попередження вибухів).

Відповідно до зазначеного заземлюються:

· неструмовідні частини електричних машин, апаратів, транс­форматорів;

· каркаси розподільчих щитів, шаф, щитів управління, а також їх знімні частини і частини, що відкриваються, якщо на них встановлено електроо­бладнання напругою більше 42 В змінного і більше 110 В постійного струму.

· металеві конструкції розподільчих пристроїв, металеві кабельні короби та інші кабельні конструкції, металеві кабельні муфти, металеві гнучки рука­ви і труби електропроводки, електричні світильники;

· металоконструкції виробничого обладнання, на якому є споживачі електроенергії;

· опори повітряних ліній електропередач тощо.

Не заземлюються неструмовідні частини електроустановок, розмі­щених на заземлених металоконструкціях, за умови надійного контакту між ними, за винятком електроустановок, що експлуа­туються у вибухо­небезпечних зонах.

Ефективність захисного заземлення залежить від опору заземлюючого пристрою проходженню струму замикання на землю.

Відповідно до чинних нормативів величина опору заземлю­ючого при­строю в установках напругою до 1000 В не повинна перевищувати:

· 10 Ом при сумарній потужності генераторів (трансфор­мА­торів) 100 кВА і менше;

· 4 Ом при сумарній потужності генераторів (трансформаторів) більше 100 кВА.

Опір заземлюючого пристрою електроустановок, що живляться від мережі напругою більше 1000 В, повинен бути:

· не більше 0, 5 Ом в мережах з ефективно заземленою нейтраллю;

· в мережах, ізольованих від землі, не більше визначеного з виразу 125/І₃₃ і приймається розрахунковим, але не більше 10 Ом.

За величину розрахункового струму замикання на землю / прий­мається найбільший можливий струм замикання на землю в даній електроустановці. В загальному вигляді величина струму замикання на землю при симетричності опору ізоляції і ємності фаз відносно землі:

 

Захисному заземленню підлягають:

- електроустановки напругою 380 В і більше змінного струму і 440 В і більше постійного струму незалежно від категорії приміщень (умов) щодо небезпеки електротравм;

- електроустановки напругою більше 42 В змінного струму і більше 110 В постійного струму в приміщеннях з підвищеною і особливою небезпекою електротравм, а також електроустановки поза приміщен­нями;

- всі електроустановки, що експлуатуються у вибухонебез­печних зонах (з метою попередження вибухів).

Відповідно до зазначеного заземлюються:

- неструмовідні частини електричних машин, апаратів, трансфор­маторів;

- каркаси розподільчих щитів, шаф, щитів управління, а також їх знімні частини і частини, що відкриваються, якщо на них встановлено електрообладнання напругою більше 42 В змінного і більше 110 В постійного струму.

- металеві конструкції розподільчих пристроїв, металеві кабельні коробки й інші кабельні конструкції, металеві кабельні муфти, металеві гнучкі рукави і труби електропроводки, електричні світильники;

- металоконструкції виробничого обладнання, на якому є споживачі електроенергії;

- опори повітряних ліній електропередач тощо.

Не заземлюються неструмовідні частини електроустановок, розмі­щених на заземлених металоконструкціях, за умови надійного контакту між ними, за винятком електроустановок, що експлуатуються у вибухо­небезпечних зонах.

Ефективність захисного заземлення залежить від опору заземлю­ючого пристрою проходженню струму замикання на землю.

Відповідно до чинних нормативів величина опору заземлюючого пристрою в установках напругою до 1000 В не повинна перевищувати:

- 10 Ом за сумарної потужності генераторів (трансформаторів) 100 кВА і менше;

- 4 Ом за сумарної потужності генераторів (трансформаторів) більше 100 кВА.

Опір заземлюючого пристрою електроустановок, що живляться від мережі напругою більше 1000 В, повинен бути:

- не більше 0, 5 Ом в мережах з ефективно заземленою нейтраллю;

- в мережах, ізольованих від землі, не більше визначеного з виразу 125113.3. і приймається розрахунковим, але не більше 10 Ом.