РМ 4-249-91. Устройство сетей заземления (Пособие к ВСН 205-84
PM 4-249-91
УСТРОЙСТВО СЕТЕЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Пособие к ВСН 205-84
Дата введения: 01-06-1991 г.
Взамен ВСН 296-72
Настоящий материал является пособием по устройству сетей заземления систем автоматизации технологических процессов, проектно-сметная документация которых выполняется в объеме требований РТМ 36.22.7-89 "Системы автоматизации технологических процессов. Основные требования к рабочей документации".
Пособие разработано в развитие ВСН 205-84/ММСС СССР "Инструкция по проектированию электроустановок систем автоматизации технологических процессов" В него включены указания по выбору заземляющих проводников, их сечений, методов соединений их с оборудованием и между собой.
В одном материале сосредоточены действующие требования и справочные материалы для проектирования и монтажа сетей заземления систем автоматизации.
Нормативная часть базируется на требованиях главы 1.7. Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и раздела 5 ВСН 205-84/ММСС СССР.
Справочная часть базируется на информации, действующей на 1.01.91 г. по инструментам, материалам и оборудованию необходимых для монтажа зануления (защитного заземления). При использовании этих данных следует учитывать возможные изменения, вносимые заводами-изготовителями в номенклатуры выпускаемой продукции.
Замечания и предложения по материалу просьба направлять по адресу: 123308, г. Москва, ГПКИ "Проектмонтажавтоматика"
Содержание
1. Общие положения
2. Основные требования по устройству сетей заземления систем автоматизации
3. Технические требования к монтажу зануления защитного заземления
4. Технологический процесс
5. Требования техники безопасности
Приложение 1. Терминология по ПУЭ
Приложение 2. Выписка из ПУЭ. Таблица 1-Э-1. Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников
Приложение 3. Выбор сечений нулевых защитных проводников в зависимости от сечения фазных
Приложение 4. Монтаж нулевых заземляющих проводников из полосовой стали по строительным основаниям
Приложение 5. Монтаж нулевых (заземляющих) проводников на опорах
Приложение 6. Подключение нулевых защитных проводников, выполненных нулевыми жилами кабелей или пучков проводов
Приложение 7. Устройство заземлителя
Приложение 8. Заземление брони кабелей
Приложение 9. Заземление стальных защитных труб
Приложение 10. Заземление металлического рукава
Приложение 11. Ведомость оборудования (ВОБ)
Приложение 12. Ведомость материалов (ВМ)
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Пособие предназначено для использования при проектировании и монтаже зануления систем автоматизации технологических процессов.
Термины и определения, применяемые в данном РМ, а также рабочей документации, технологических записках, проектах производства работ (ППР) в части зануления (заземления) должны отвечать терминам, принятые ПУЭ и СНиП 3.05.06-85. Приложение 1.
1.2. В пособии рассмотрены электроустановки систем автоматизации напряжением до 380 В переменного и 440 В постоянного тока в соответствии с областью распространения СНиП 3.05.07-85.
Требования и рекомендации, приведенные в пособии, не распространяются на электроустановки систем автоматизации предприятий и производств, в отношении которых действуют специальные требования.
1.3. Для зануления и защитного заземления электроустановок систем автоматизации долина использоваться заземляющая сеть (заземляющее устройство) системы электроснабжения и силового оборудования автоматизируемого объекта.
Исключение составляют системы автоматического контроля на базе управляющих вычислительных комплексов (УВК).
1.4. По требованию заводов-изготовителей УВК не допускается объединять зануление (заземление) этих комплексов с общей системой зануления объекта.
В этих случаях в непосредственной близости от здания аппаратного (машинного) зала комплекса необходимо смонтировать отдельное заземляющее устройство.
1.5. Зануление (заземление) электроустановок систем автоматизации в пожароопасных зонах должно выполняться с учетом требований РМ4-224-89, а во взрывоопасных зонах с учетом требований РМ4-223-89.
1.6. Рабочая документация по устройству сетей зануления (заземления) должна соответствовать требованиям PM4-6-81 ч. III "Системы автоматизации технологических процессов. Проектирование электрических и трубных проводок. Указания по выполнению документации".
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО УСТРОЙСТВУ СЕТЕЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ
2.1. Зануление (защитное заземление) следует выполнять:
при напряжениях переменного тока 380 В и выше и постоянного тока 440 В и выше - во всех электроустановках, при номинальных напряжениях переменного тока выше 42 В и постоянного тока выше 110 В - только в электроустановках, размещенных в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных, а также в наружных установках;
во взрывоопасных установках - при любом напряжении переменного и постоянного тока.
2.2. Зануление (защитное заземление) рекомендуется выполнять по схемам, приведенным в ВСН 205-84 раздел 5 пункт 5.3 с учетом существующей заземляющей сети системы энергоснабжения и силового оборудования автоматизируемого объекта.
2.3. В электроустановках систем автоматизации с питанием от сети с глухо заземленной нейтралью или глухо заземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления запрещается.
2.4. В электроустановках систем автоматизации с питанием от сети с изолированной нейтралью должно быть выполнено защитное заземление и предусмотрена возможность выявления и быстрого нахождения замыкания на землю.
2.5. При проектировании и монтаже заявления (заземления) электроустановок систем автоматизации должно быть выполнено основное требование надежной работы системы зануления - сопротивление цепи фаза-нуль должно обеспечить требуемую кратность тока короткого замыкания (см. п. 2.8) у наиболее удаленного электроприемника.
2.6. В рабочей документации автоматизации необходимо осуществить выбор уставок аппаратов защиты, сечений.жил проводов и кабелей, сечений нулевых защитных проводников согласно требований РМ4-4-85 "Системы автоматизации технологических процессов. Проектирование систем электропитания" разделы 4 и 5, произвести проверку условий срабатывания автоматических выключателей и предохранителей.
2.7. Зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке имел величину, достаточную для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения ближайшего автомата. Для этого сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым. Сопротивление цепи замыкания в сети с занулением электроустановок называют "Сопротивление фаза-нуль".
Если сопротивление цепи велико, отключение произойдет с большой выдержкой времени или вовсе не произойдет, ток замыкания длительное время будет проходить по цепи замыкания и напряжение (а оно может быть опасным) будет сохраняться на поврежденном корпусе и других элементах электроустановки, электрически связанных с сетью зануления.
2.8. Для обеспечения надежного отключения аппаратов защиты в электрических сетях, где выполнено зануление, должно соблюдаться следующее требование:
ток замыкания J з должен быть J з £ КJ н,
где J н - номинальный ток плавкой вставки или ток уставки расцепителя автомата;
К - коэффициент кратности тока замыкания по отношению к току плавкой вставки (предохранителя) ток уставки расцепителя и должен быть:
не менее 3-х при защите плавкими вставками и автоматами, имеющими разделители с обратнозависимой от тока характеристикой;
не менее 1,4 при защите автоматами, имеющими только электромагнитный расцепитель с номинальным током до 100 А;
во взрывоопасных установках - не менее 4-х при защите предохранителями и не менее 6 при защите автоматами с обратнозависимой от тока характеристикой.
При проектировании системы зануления объекта необходимо выполнять следующую зависимость:
большой ток замыкания - наименьшие токи плавких вставок и токи срабатывания автоматов.
2.9. Проводимость нулевого защитного проводника должна составлять не менее 50% проводимости фазного проводника с тем, чтобы сопротивление защитного проводника не превышало более чем в два раза сопротивления фазного проводника.
2.10. В системах электропитания с изолированной нейтралью сечение заземляющих проводников должно быть не менее 1/3 сечения фазных, и проводимость проводников из различных материалов - не менее 1/3 сечения фазных.
2.11. По условию механической прочности и стойкости к коррозии нулевые защитные (заземляющие) проводники должны иметь размеры не менее указанных в табл. 1.7.1 ПУЭ (Приложение 2).
2.12. В электроустановках систем автоматизации к частям, подлежащим занулению (заземлению) относятся:
металлические корпуса контрольно-измерительных приборов, регулирующих устройств, аппаратов управления, защиты, сигнализации, освещения, корпуса электродвигателей исполнительных механизмов, электроклапанов, задвижек и т.п.;
металлические щиты и пульты всех назначений съемные или открывающиеся части щитов и пультов, если на них установлена электроаппаратура напряжением 42 В и выше переменного или 110 В и выше постоянного тока;
металлические оболочки, броня и муфты контрольных и силовых кабелей, металлорукава, стальные трубы электропроводок, металлические соединительные и проходные коробки, короба, лотки, кабельные конструкции и другие металлические элементы крепления электропроводок, включая тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода;
металлические оболочки и броня контрольных кабелей и проводов с цепями напряжением до 42 В переменного и 110 В постоянного тока, проложенные на общих металлических конструкциях с кабелями и проводами, оболочки и броня которых подлежит занулению (заземлению);
металлические корпуса переносных и передвижных электроприемников;
электрифицированный инструмент;
металлические корпуса (а в необходимых случаях и обмотки, см. пп. 2.13, 2.17) стационарных и переносных трансформаторов и выпрямительных устройств;
2.13. Не требуется преднамеренно занулять (заземлять) отдельными проводниками приборы, аппараты и средства автоматизации, устанавливаемые на зануленных (заземленных) щитах и пультах или иных металлоконструкциях, если обеспечивается надежный металлический и электрический контакт между корпусами и металлоконструкцией (отсутствие краски, лака, окислов, наличие царапающих гаек и других средств, обеспечивавших защиту соединения от окисления и коррозии); открывающиеся и съемные части зануленных (заземленных) металлических щитов, пультов, ограждений и т.п., если на этих открывающихся и съемных частях установлена электроаппаратура напряжением, не превышающим 42 В переменного или 110 В постоянного тока);
корпуса электроприемников с двойной изоляцией и корпусов электроприемников, подключаемых к сети через разделительные трансформаторы. Соединение с системой зануления таких токоприемников не допускается.
2.14. В цепи зануляющих и заземляющих проводников, в том числе и в цепи нулевых рабочих проводников, не должны устанавливаться рубильники, пакетные выключатели или предохранители.
2.15. Зануление отдельно стоящих однофазных электроприемников должно осуществляться третьим проводом, проложенным от щита контроля и управления, к которым подключен данный электроприемник.
2.16. Зануление (заземление) вторичной обмотки разделяющих трансформаторов запрещается. Корпус трансформатора в зависимости от режима нейтрали сети, питающей первичную обмотку, должен быть занулен или заземлен.
2.17. Понижающие трансформаторы в зависимости от режима нейтрали сети (глухозаземленная или изолированная), питающей первичную обмотку следует занулять (заземлять) корпус трансформатора, а такие один из выводов (одну из фаз) или нейтраль (среднюю точку) вторичной обмотки.
Указанные требования не распространяются на трансформаторы, устанавливаемые по указаниям заводов-изготовителей для питания отдельных типов приборов и средств автоматизации с целью повышения их помехозащищенности и для гальванического разделения цепей питания приборов с внешней электрической сетью.
2.19. Каждая часть электроприемника, подлежащего занулению (заземлению) должна быть присоединена к сети зануления (заземления) отдельным проводником (ответвлением от магистрали).
Последовательное включение в зануляющий (заземляющий) проводник зануляемых частей оборудования запрещается.
2.20. Нулевые защитные (заземляющие) проводники должны образовывать непрерывную электрическую цепь по всей их длине.
2.21. В качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников в электроустановках систем автоматизации следует, как правило, использовать:
нулевые рабочие проводники в электроустановках с глухозаземленной нейтралью;
специально предусмотренные для этой цели проводники (жилы кабелей, провода, специальные полосы и т.п.);
стальные трубы электропроводки;
алюминиевые оболочки кабелей;
металлические короба и лотки.
2.22. Допускается в качестве нулевых защитных заземляющих проводников в системах автоматизации использовать:
металлические конструкции производственного назначения (каркасы распределительных устройств, обрамление каналов шахты лифтов, подкрановые пути и т.п.);
металлические стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов, горючих и взрывоопасных веществ и смесей, систем канализации и центрального отопления;
металлические конструкции зданий.
2.23. Использование металлических оболочек проводов, несущих тросов, металлорукавов, брони и свинцовых оболочек кабелей в качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников запрещается во всех случаях.
2.24. Если в качестве нулевых защитных проводников используются не медные и алюминиевые проводники, а стальные полосы, круглая сталь (проволока) или стальные защитные трубы, то при выборе их сечения необходимо учитывать, что сопротивление стальных проводников очень велико, а также зависит от профиля проводника, так как в стальном проводнике переменный ток распределяется неравномерно и в основном протекает по его поверхности. Поэтому, например, круглая сталь как проводник тлеет более выгодный профиль, чем полосовая. Одновременно надо учитывать и значительное расстояние, на котором они проложены от фазных, из-за чего увеличивается сопротивление цепи (индуктивное сопротивление в цепи фаза-нуль).
В целях уменьшения индуктивного сопротивления цепи фаза-нуль нулевые защитные проводники следует размещать совместно или в непосредственной близости с разными. Приложение 3.
2.25. Зануление (заземление) металлических щитов, пультов и стативов должно выполняться с учетом требований PM3-82-90 "Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Конструкция. Особенности применения".
2.26. Электроприемники, подверженные вибрации зануляют (заземляют) гибкими медными перемычками.
2.27. Узлы зануления (заземления) должны иметь опознавательные знаки, надписи или символы.
Размеры и цвет опознавательных знаков, надписей и символов должны обеспечивать возможность чтения маркировки без увеличительных приборов при нормальной освещенности.
2.28. Заземляющие устройства управляющих вычислительных комплексов (УВК) должны состоять из:
внешнего контура - заземлитель;
внутреннего контура - магистраль с ответвлениями.
Заземлитель выполняется в виде стержней или плит, закопанных в землю (см. п. 3.19). Сопротивление заземлителя растеканию тока должно быть не более 1 Ом.
2.29. Заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах.
Заземлители не должны иметь окраски и наименьшие размеры должны быть:
диаметр круглых (прутковых):
неоцинкованные - 10 мм;
оцинкованные - 8 мм.
Угловая сталь сечением 50´50´5 мм.
Полосовая сталь 40´4 мм.
Сечение прямоугольных стержней 48 мм2.
2.30. Внутренний контур заземления УВК выполняют из проводника (полосовая сталь), проложенного по стене кабельного канала или под фальшполом и охватывающего все стойки комплекса в замкнутую цепь.
2.31. Запрещается подключать к контуру заземления комплекса любое электрооборудование, не входящее в состав УВК.
2.32. Система заземления (внутренний + внешний контур) УВК должна иметь сопротивление не более 4 Ом по постоянному току и в диапазоне частот до 10 МГц не превышать 10 Ом.
Допускается присоединение УВК к заземляющему устройству здания, если оно имеет сопротивление растеканию тока не более 3 Ом.