Контур показал 4,2 Ом вместо требуемого проектом значения 4,0 Ом — и результат испытаний не соответствует установленной норме. Разберем, как устроено заземление трансформаторной подстанции, какие требования предъявляют ПУЭ к сопротивлению заземляющего устройства и что необходимо проверить на этапе проектирования и монтажа.
Зачем нужно защитное заземление подстанции и как оно работает
Заземляющее устройство обеспечивает электрическое соединение оборудования с землей и участвует в защите людей при повреждении изоляции. При замыкании на корпус ток повреждения должен протекать по предусмотренному пути, обеспечивая срабатывание защитных аппаратов и отключение поврежденного участка.
Без правильно выполненной системы заземления на металлических частях электрооборудования может возникнуть опасное напряжение прикосновения. При прохождении тока замыкания на землю также возникает напряжение шага. Конкретные значения зависят от схемы сети, параметров заземляющего устройства, тока замыкания и условий эксплуатации.
Рабочее заземление используется для обеспечения требуемого режима работы электрической сети, например при заземлении нейтрали трансформатора. Защитное заземление предназначено для соединения открытых проводящих частей оборудования с заземляющим устройством. Система молниезащиты имеет собственные требования к проектированию, но ее заземляющие устройства должны рассматриваться во взаимосвязи с общей системой заземления объекта.
| Совет эксперта: Удельное сопротивление грунта существенно влияет на параметры заземляющего устройства. Если грунт имеет высокое сопротивление, количество и конфигурацию заземлителей необходимо определить расчетом. Поэтому характеристики грунта лучше определить на стадии проектирования, а не после монтажа контура. |
Система заземления подстанций: виды и схемы
Система заземления низковольтной части определяется схемой электроснабжения и режимом нейтрали источника. Для типовой КТП 10/0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью применяются системы TN. Конкретная разновидность — TN-C, TN-S или TN-C-S — определяется проектом и схемой распределения электроэнергии, поэтому автоматически относить любую КТПН к TN-C-S некорректно.
| Система | Где применяется | Требования к сопротивлению | Особенности |
|---|---|---|---|
| TN-C | Сети с совмещенным PEN-проводником | Определяются требованиями к заземлению источника и защитным мерам системы TN | Рабочий и защитный проводники совмещены в PEN |
| TN-S | Сети с раздельными PE и N | Определяются проектом и требованиями ПУЭ | PE и N разделены по всей системе |
| TN-C-S | Системы, в которых PEN разделяется на PE и N | Определяются проектом и требованиями ПУЭ | После точки разделения PE и N не объединяют |
| TT | Система с независимым заземлением открытых проводящих частей потребителя | Определяется условиями ПУЭ и устройством защитного отключения | Заземление потребителя электрически не зависит от заземления нейтрали источника |
| IT | Сети до 1 кВ с изолированной или соединенной с землей через большое сопротивление нейтралью | Определяется по условию ПУЭ; для маломощных установок возможно значение до 10 Ом при выполнении условий п. 1.7.104 | Требуется контроль состояния изоляции |
Для системы IT ПУЭ прямо устанавливает условие для сопротивления заземляющего устройства: оно определяется через допустимое напряжение прикосновения и ток замыкания на землю. Поэтому фиксировать для IT универсальное значение 10 Ом неправильно.
Схема заземления КТПН наружной установки зависит от конструкции подстанции и проектного решения. Металлические корпуса трансформатора, шкафов и аппаратов, а также другие открытые проводящие части присоединяют к системе заземления. Для подстанций выше 1 кВ заземляющее устройство также выполняет задачу выравнивания потенциалов на территории электроустановки.
Нормы и требования ПУЭ к заземлению подстанций
ПУЭ устанавливает разные требования к заземляющим устройствам в зависимости от напряжения электроустановки и режима нейтрали.
Для электроустановок до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью п. 1.7.101 устанавливает сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора, не более 2, 4 и 8 Ом при линейном напряжении соответственно 660, 380 и 220 В трехфазной сети. Для типовой сети 0,4 кВ с линейным напряжением 380 В применяется значение не более 4 Ом.
Для электроустановок выше 1 кВ с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью ПУЭ предусматривает сопротивление заземляющего устройства не более 0,5 Ом. Для сетей с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор, применяется расчетное требование, зависящее от тока замыкания на землю.
Поэтому нельзя использовать универсальное правило «для любой подстанции допустимо 4 Ом». Нормируемое значение необходимо определять для конкретной схемы и класса напряжения.
Расчет заземления подстанции: формулы и порядок
Расчет заземления подстанции начинают с определения удельного сопротивления грунта. Исходные данные получают по результатам инженерных изысканий или измерений на площадке.
Далее определяют требуемые параметры заземляющего устройства с учетом режима нейтрали, класса напряжения, расчетного тока замыкания на землю и требований к напряжению прикосновения. Выбирают тип, количество, длину и расположение вертикальных и горизонтальных заземлителей.
Сопротивление одиночного вертикального электрода рассчитывают с учетом его длины, диаметра и глубины заложения. При объединении нескольких электродов учитывают коэффициенты использования, поскольку электроды влияют друг на друга.
Для подстанций выше 1 кВ одного расчета сопротивления растеканию недостаточно: необходимо также проверить выполнение требований по напряжению прикосновения и, при необходимости, напряжению на заземляющем устройстве. Для подстанций 35 кВ и выше нормативные требования предусматривают выполнение заземляющей сетки на территории электроустановки.
Сезонные изменения удельного сопротивления грунта учитывают при проектировании. Конкретные коэффициенты принимают в соответствии с методикой расчета и характеристиками грунта, поэтому универсальные значения вроде «1,5 для суглинка» или «2,0 для скального грунта» без ссылки на методику применять не следует.
Проектировщик выполняет расчет до монтажа. После устройства контура его фактические параметры проверяют измерениями. Если полученное сопротивление или другие параметры не соответствуют проектным и нормативным требованиям, заземляющее устройство дорабатывают.
Устройство контура заземления подстанции: элементы и монтаж
Устройство заземления подстанции включает заземлители, заземляющие проводники и соединения с заземляемыми частями электроустановки. Конкретные материалы, сечения, размеры и количество электродов определяются проектом и расчетом.
В качестве искусственных заземлителей применяют стальные вертикальные и горизонтальные электроды, а также другие предусмотренные проектом конструкции. Для подстанций 35 кВ и выше ПУЭ и профильные нормы предусматривают заземляющую сетку из продольных и поперечных горизонтальных заземлителей. В частности, для таких подстанций продольные заземлители прокладывают на глубине 0,5–0,7 м и на расстоянии 0,8–1,0 м от фундаментов или оснований оборудования.
Соединения элементов заземляющего устройства выполняют способом, предусмотренным проектом и нормативными требованиями. Сечения и размеры нельзя назначать универсально для всех КТП.
Выводы заземляющего устройства подключают к главной заземляющей шине и заземляемым частям оборудования в соответствии с проектной схемой. Сечение заземляющих проводников выбирают расчетом и по требованиям ПУЭ.
| Совет эксперта: Не закладывайте размеры и количество заземлителей только по типовой схеме. Параметры контура зависят от грунта, режима нейтрали, класса напряжения и расчетных токов. Для подстанции 35 кВ и выше необходимо учитывать не только сопротивление заземляющего устройства, но и требования к напряжению прикосновения. |
Проверка заземления подстанции после монтажа
Проверка заземления начинается с визуального контроля доступных частей заземляющего устройства: состояния соединений, защитного покрытия, отсутствия обрывов и видимых повреждений.
После монтажа, переустройства или капитального ремонта заземляющего устройства выполняют предусмотренные нормативами измерения. Сопротивление заземляющего устройства определяют измерительными методами, выбранными с учетом типа объекта и условий измерения.
Измерение проводят с учетом состояния грунта и требований методики. Для некоторых объектов нормы прямо предусматривают выполнение измерений в периоды наибольшего высыхания грунта.
Приемо-сдаточные результаты оформляют протоколами. Для находящихся в эксплуатации заземляющих устройств должна вестись соответствующая эксплуатационная документация, включая паспорт заземляющего устройства. В нем отражают исполнительную схему, основные параметры заземлителей и результаты проверок.
Для потребительских электроустановок визуальный осмотр видимой части заземляющего устройства выполняется по графику, но не реже одного раза в шесть месяцев. Выборочное вскрытие грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, выполняется по графику ППР, но не реже одного раза в 12 лет.
Периодичность непосредственно измерения сопротивления зависит от вида электроустановки и требований соответствующих нормативов, поэтому утверждение «измерять любой контур раз в 6–12 лет» некорректно.
Типовые причины неудовлетворительных результатов — повреждение соединений, коррозия подземных элементов, изменение характеристик грунта, несоответствие фактической конфигурации контура проектной или недостаточная эффективность заземляющего устройства.
Как заказать комплект заземления без переделок
Стандартный комплект не всегда соответствует конкретной однолинейной схеме. Сечения проводников, количество вводов, тип главной заземляющей шины, расположение подключений и взаимосвязь с другими системами должны соответствовать проекту и расчету.
ООО ПКФ «ЭнергоЦентр» производит распределительные щиты и комплекты заземления с 2008 года. На объектах заказчика мы видим одну и ту же проблему: щит не вписывается в контур, проводник слишком короткий, ГЗШ не рассчитана под ток КЗ. Собственное производство закрывает эти риски — комплект собирают по чертежу заказчика, без складской «типизации». 5000+ щитов поставлено. Сертификаты ТР ТС. Доставка по России, оплата наличными и по счёту.
Отправьте однолинейную схему — подготовим коммерческое предложение на комплект заземления и распределительный щит в течение 1 рабочего дня.
Часто задаваемые вопросы (Q&A)
Заключение
Заземление подстанции — важная часть системы электробезопасности и нормальной работы электроустановки. При проектировании учитывают не только сопротивление заземляющего устройства, но и режим нейтрали, класс напряжения, токи замыкания на землю, напряжение прикосновения, характеристики грунта и конструкцию объекта.
Если проект на КТПН или ТП уже на столе, а вопрос комплекта заземления открыт — мы закроем его под ваш расчёт.
Комплексная поставка трансформаторных подстанций с комплектом заземления и распределительным щитом — одним договором, на одной площадке, без переделок.
