Защитное заземление и зануление

  При обслуживании электроустановки опасность представляют не только неизолированные токоведущие части, находящие напряжением, но и те конструктивные части электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции (корпуса электродвигателей, пускателей, баки трансформаторов кожухи шинопроводов, металлические каркасы щитов и т. д.).
  Для защиты людей от поражения электрическим током при  повреждении изоляции применяется одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, двойная изоляция, малое напряжение, выравнивание потенциалов.
  Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности.
 Защитным занулением в электроустановках напряжение  до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухо земленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях фазного тока или с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
  Ток КЗ, протекающий по петле «фаза - нулевой проводник», должен привести к немедленному отключению поврежденного участка. Задачей зануления является создание наименьшего сопротивления пути для тока однофазного КЗ, обеспечивающего надежное отключение автоматических выключателей, магнитных пускателей, предохранителей.
  Защитное отключение, применяемое в установках до 1 кВ, обеспечивает автоматическое отключение всех фаз участка сети при замыканиях на корпус или снижение уровня изоляции ниже определенного значения.
  Если по технологическим причинам невозможно выполнить защитное заземление или зануление и обеспечить защитное отключение, то допускается обслуживание электрооборудования с  изолирующих площадок. При этом должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к незаземленным частям электрооборудования и частям зданий и сооружений, имеющим соединение с землей.
  Заземление, или зануление, следует выполнять во всех электроустановках при напряжении переменного тока 380 В и выше и  постоянного тока 440 В и выше. В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках заземления  или зануление выполняется при номинальных напряжениях более 42 В переменного и 110 В постоянного тока. Во взрывоопасных зонах любого класса зануление (заземление) выполняется электроустановках при всех напряжениях переменного и постоянного тока.
  В электроустановках выше 1 кВ с изолированной и заземленной нейтралью должно быть выполнено заземление.
  Кроме защитного в электроустановках применяется рабочее заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки. К рабочему заземлению  относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов;  дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не  может выполнять своих функций или нарушается режим работы электроустановки.

{mospagebreak}

  Необходимо отметить, что заземление в зданиях и сооружениях является общим как для всех электротехнических установок, так и для устройств автоматики. В качестве заземлителей следует в первую очередь использовать так называемые естественные заземлители. К ним относятся водопроводные и другие металлические трубопроводы без антикоррозийного покрытия, за исключением трубопроводов с горючими жидкостями или горючими и взрывчатыми газами, свинцовые оболочки кабелей, металлические конструкции и арматура железобетонных зданий и сооружений, имеющих соединение с землей, фундаменты, металлические шпунты, обсадные трубы и т. д.  Алюминиевые оболочки кабелей и неизолированные алюминиевые проводники использовать в качестве заземлителей не разрешается.
  В  тех случаях, когда естественные заземлители отсутствуют или их сопротивление превышает требуемое значение,   устраиваются искусственные заземлители, состоящие из отрезков угловой стали (50 х 50 х 4 мм) длиной 2,5-3 м, некондиционированных стальных труб диаметром 50 мм той же длины с толщиной стенки не менее 3,5 мм, отрезков круглой стали диаметром  12-14 мм, длиной 5 м и более.
  Указанные отрезки (электроды) погружаются в грунт на расстоянии друг от друга примерно 3 м и соединяются между собой стальной полосой 40 х 4 мм. Верхние концы электродов должны  быть на глубине 0,6-0,7 м от поверхности. Соединительная полоса прокладывается в траншее глубиной 0,6-0,7 м. Все соединения осуществляются сваркой. Количество электродов зависит от размеров, удельного сопротивления грунта, глубины промерзания и некоторых других факторов и определяется на основании специального расчета.
  В воздушных сетях переменного тока зануление осуществляется при помощи нулевого провода, проложенного на тех же опорах  линии, что и фазные провода. На концах воздушных линий (или ответвлений) длиной более 200 м, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению, должны выполнят повторные заземления нулевого про вода общим сопротивление в сетях 380/220 В не более 10 Ом, при этом сопротивление каждого из повторных заземлений должно быть не более 30 Ом.
  Для повторного заземления следует в первую очередь использовать естественные заземлители. Повторные заземления повышают условия безопасности, особенно при обрывах нулевого провода. В воздушных линиях длиной до 200 м и кабельных сетях любой длины повторные заземления не требуются, так как в них  обрыв нулевой жилы маловероятен. В жилых домах в квартирах электроплитами повторные заземления выполняются и при кабельных вводах.

Силовые трансформаторы и трансформаторные подстанции

  На всех электрических станциях и подстанциях устанавливают силовые трансформаторы, предназначенные для преобразования электроэнергии переменного тока одного напряжения в другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12-15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе из трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности. Основными частями трансформатора являются магнитопровод с обмотками высокого и низкого напряжения. Магнитопровод набирают из отдельных листов холоднокатаной стали изолированных друг от друга для уменьшения потерь в стали. В  магнитопроводе проходит основной магнитный поток, благодаря  которому энергия привычной обмотки электромагнитным путем передается во вторичную обмотку. Обмотки выполняют из электротехнической меди или алюминия круглого или прямоугольного сечения. Качество витков в первичной и вторичной обмотках висит от напряжения. Витки обмотки изолированы друг от друга  кабельной бумагой, от магнитопровода - маслом и цилиндрами из электрокартона.
  Обмотки высокого напряжения (ВН) от обмоток низкого напряжения (Н Н) изолированы маслом и электрокартоном. Концы обмоток выводятся из баков через изоляторы. Пакеты магнитопровода стянуты с помощью нижней и верхней ярмовых балок.
  Бак заполнен маслом, которое служит не только для изоляции обмоток, но и для их охлаждения. Охлаждение самого масла происходит при естественной циркуляции его в баке и радиаторных трубах. Бак полностью заливается маслом, а для компенсации изменения объема при охлаждении или нагреве предусмотрен расширительный бачок с маслоуказателем. 

              Размещение трансформаторных подстанций
  Один из важных вопросов при проектировании внутриквартальных сетей является выбор места для размещения подстанции.  Наиболее целесообразно размещать подстанции в центре нагрузки со смешением в сторону питания, однако архитектурно-планировочные решения застройки района не всегда допускают такое размещение.
  При многоэтажной застройке и наличии встроенных в жилые дома предприятий общественного и бытового назначения, а также при установке электроплит в квартирах наиболее экономически целесообразно встраивать подстанции непосредственно в здания. Однако в настоящее время ПУЭ и СНиПы запрещают размещение подстанций в жилой части зданий ввиду проникновения  в квартиры шума от работающих трансформаторов. Тем не менее представляется целесообразным допустить встраивание подстанций при условии применения специальных мер по звукоизоляции строительных конструкций, снижающих шум до уровня, установленного нормами. Весьма перспективно размещение подстанций в подземном пространстве в непосредственной близости от зданий или даже под зданиями.