Методические указания
Тема: Изучение устройства контура заземления подстанций.
МДК 01.02. Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования (Правила эксплуатации электроустановок).
Продолжительность: 2 часа
Для специальности 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Автор: Буйко Л.М.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5
ТЕМА: Изучение устройства контура заземления подстанций
Цель работы: Изучить конструкции заземляющих устройств в шахтах
Входной контроль:
1) Классификация заземлителей.
2) Как осуществляется заземление в шахтах?
3) Можно ли использовать свинцовую оболочкау бронированных кабелей для
связи с главными заземлителями?
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.
Термины и их определения
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Заземлитель - проводящая часть (электрод) или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Искусственный заземлитель - заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
Заземляющее устройство - преднамеренно образованная совокупность соединенных между собой заземлителей и заземляющих проводников.
Общая сеть заземления - совокупность главных и местных заземлителей и соединяющих их заземляющих проводников, предназначенных для защиты заземлением.
1. Заземление в шахтах осуществляется с помощью специальных заземляющих устройств, состоящих из заземлителя и заземляющих проводников.
2. Главные заземлители с помощью стальной полосы (троса) сечением не менее 100 мм2 соединяются с заземляющим контуром (сборными заземляющими шинами) околоствольных электромашинных камер и центральной подземной подстанции. Заземляющий контур выполняется из стальной полосы сечением не менее 100 мм2
3. Местные заземлители должны устраиваться в следующих пунктах:
а) в каждой распределительной или трансформаторной подстанции, а также в каждой электромашинной камере, за исключением центральной подземной подстанции и околоствольных электромашинных камер, заземляющие контуры которых соединены с главными заземлителями или заземляющими проводниками;
б) у каждого стационарного или передвижного распределительного пункта, кроме распределительных пунктов, установленных на платформах, ежесуточно перемещающихся по рельсам;
в) у каждого индивидуально установленного выключателя или распределительного устройства;
г) у каждой кабельной муфты. Заземлители на муфтах могут отсутствовать, если их устройство затруднено (отсутствие сточной канавы, удаленность источников электроснабжения, крепкие породы, отсутствие металлокрепи); заземление муфт должно производиться в соответствии с п. 31. Допускается для сети стационарного освещения устраивать местное заземление не для каждой муфты или светильника, а через каждые 100 м кабельной сети;
д) у отдельно установленных машин.
4. При установке одного заземлителя на группу заземляемых объектов должны применяться сборные заземляющие проводники (шины), выполняемые из стали или меди с минимальным сечением соответственно 50 или 25 мм2. Эти сборные шины подсоединяются к местному заземлителю с помощью полосы (троса). Требования к материалу и сечению полосы те же, что и к сборным шинам.
5. Каждый подлежащий заземлению объект должен присоединяться к сборным заземляющим проводникам (шинам) или заземлителю при помощи отдельного ответвления из стали сечением не менее 50 мм2 или из меди сечением не менее 25 мм2. Для устройств связи допускается присоединение аппаратуры к заземлителям стальным или медным проводом сечением соответственно не менее 12 и 6 мм2. Заземление должно быть выполнено так, чтобы при отсоединении отдельных аппаратов и машин от заземления не нарушалось заземление остального оборудования. Последовательное присоединение заземляемых объектов, к сборным заземляющим проводникам или заземлителям запрещается, кроме кабельных муфт и светильников в сети стационарного освещения.
6. В качестве проводников, связывающих местные и главные заземлители, должны использоваться стальная броня и свинцовая оболочка бронированных кабелей или другие проводники.
^ Рис.1. Примерная принципиальная схема заземляющей сети в шахте:
1 — комплектные распредустройства (КРУ); 2 — электродвигатели насосов; 3 — главный заземлитель в водосборнике; 4 — дополнительный заземлитель реле утечки; 5 — местные заземлители; 6 — реле утечки; 7 — автоматический выключатель; 8 — трансформатор; 9 — кабельная муфта; 10 — главный заземлитель в зумпфе; 11 — комбайн: 12 — магнитный пускатель.
1 - главный заземлитель в водосборнике; 2 - комплектные распредустройства (КРУ); 3 - кабель бронированный со свинцовой оболочкой; 4 - дополнительный заземлитель; 5 - местные заземлители; 6 - кабельная муфта; 7 - трансформаторная подстанция; 8 - комбайн; 9 - кабель бронированный с заземляющей; 10 - главный заземлитель в зумпфе; жилой; 11 - магнитный пускатель; 12 - дополнительный заземлитель (ДЗ)
Помимо местного заземления все электрические машины и аппараты, муфты и другая кабельная арматура с присоединенным бронированным кабелем должны быть снабжены перемычками из стали сечением не менее 50 мм2 или из меди сечением не менее 25 мм2, посредством которых осуществляется непрерывная цепь свинцовых оболочек и стальной брони отдельных отрезков бронированных кабелей, как это представлено на рис. 1. При применении кабелей с заземляющими жилами непрерывная цепь создается путем соединения заземляющих жил. Если эти кабели имеют металлические оболочки и броню, то и в этом случае наличие перемычек обязательно.
7. Для обеспечения надежности электрических контактов в цепях заземления и механической прочности заземляющей проводки необходимо выполнять следующие требования:
а) присоединение заземляющих проводников к заземлителям должно осуществляться, как правило, сваркой, выполняемой на поверхности;
^ Рис.2. Схема присоединения заземляющего проводника из полосовой стали к заземляющему контуру или сборной заземляющей шине:
1 — болт; 2 — заземляющий проводник; 3 — контур или сборная шина:4 — гайка; 5 — шайба. б) присоединение заземляющих проводников к корпусам машин и аппаратов и к различным конструкциям, которые в процессе эксплуатации подвергаются перемещению, замене и т. п., должно выполняться с помощью специальных заземляющих зажимов (болтов, шпилек), предусмотренных для этой цели на корпусах электрооборудования и конструкциях;
^ Рис.3. Схема присоединения заземляющего проводника из троса к заземляющему контуру или сборной заземляющей шине:
1 — болт; 2 — трос; 3 — контур или сборная шина; 4 — гайка; 5 — шайба; 6 — наконечник.
^ Рис.5. Схема крепления заземляющего проводника в выработке с деревянной крепью:
1 — стальная скоба; 2 — заземляющий проводник.
8. Болтовое соединение заземляющих проводников должно удовлетворять следующим требованиям:
а) диаметр зажима должен быть не менее 8 мм;
б) контактные поверхности должны быть не менее площади шайбы для принятого болта и должны быть зачищены;
в) болты и гайки должны быть снабжены пружинными шайбами или контргайками.
9. Заземляющие проводники и места их соединений должны быть доступны для осмотра.
^ 2. Устройство заземлителей
10. Для заземлителей в зумпфе, водосборнике или специальном колодце должны применяться стальные полосы площадью не менее 0,75 м2, толщиной не менее 5 мм и длиной не менее 2,5 м.
11. Колодцы для размещения главных заземлителей должны иметь глубину не менее 3,5 м, прочное перекрытие, приспособление для установки подъемного устройства и отвод от пожарного трубопровода для заполнения водой. Крепь колодца не должна препятствовать контакту воды с горным массивом.
При размещении обоих главных заземлителей в колодцах последние должны быть разнесены друг от друга, а заземлители соединены между собой стальной полосой (тросом) сечением не менее 100 мм2.
^ Рис.6. Схема расположения заземлителя в сточной канаве:
1 — заземлитель; 2 — заземляющий проводник
12. Для заземлителей в сточных канавах должны применяться стальные полосы площадью не менее 0,6 м2, толщиной не менее 3 мм и длиной не менее 2,5 м.
Заземлитель следует укладывать в горизонтальном положении в углубленном месте сточной канавы на "подушку" толщиной не менее 50 мм из песка или мелких кусков породы и сверху засыпать слоем в 150 мм из такого же материала (рис. 7).
Рис 8
13. Для заземлителей в выработках, в которых нет сточной канавы, должны применяться стальные трубы диаметром не менее 30 мм и длиной не менее 1,5 м. Стенки труб должны иметь на разной высоте не менее 20 отверстий диаметром не менее 5 мм.
Труба должна помещаться в шпур, пробуренный вертикально или под углом до 30о от вертикальной оси в любую сторону на глубину не менее 1,4 м (рис. 8).
При необходимости должно устраиваться несколько заземлителей
Рис.9. Пример устройства местного заземлителя с использованием гибкого соединительного проводника (троса)
Труба, а также пространство между наружной стенкой трубы и стенкой шпура заполняются гигроскопическим материалом (песком, золой и т. п.), периодически увлажняемым.
14. При прокладке кабелей по буровым скважинам главное заземление должно устраиваться на поверхности или в водосборниках шахты. При этом должно быть не менее двух главных заземлителей, резервирующих друг друга. Если скважина закреплена обсадными трубами, они могут быть использованы в качестве одного из главных заземлителей.
15. Для устройства местного естественного заземления электрооборудования номинальным напряжением выше 127 В переменного и 110 В постоянного тока необходимо использовать не менее трех смежных или отдаленных рам металлокрепи, соединенных между собой металлическим проводником (тросом, полосой и т. п.) из стали или меди сечением не менее соответственно 50 и 25 мм2 и имеющих связь с другими рамами крепи посредством распорных элементов (рис. 9, 10, 11).
Рис. 10. Пример устройства местного заземлителя с использованием сборной шины в качестве соединительного проводника
Рис.11. Пример устройства местного заземлителя с использованием сборной шины в качестве соединительного проводника и крепления его к рамам крепи
16. Для устройства местного естественного заземления электрооборудования номинальным напряжением до 127 В переменного и до 110 В постоянного тока, протяженных металлокоммуникаций, а также металлических элементов объектов, на которых может накапливаться статическое электричество допускается использовать одну раму металлокрепи.
^ Рис. 12. Пример устройства дополнительного заземлителя реле утечки:
1 — рамы крепи; 2 — трансформаторная подстанция; 3 — заземляющие проводники; 4 — изолированный проводник Д.з.; 5 — рама крепи для устройства Д.з.
Рис. 13. Примеры присоединения соединительных проводников к стойкам рам крепи:
а), б) — присоединение сваркой с помощью планок и скоб (хомутов) различной конструкции; в) — разъемное резьбовое соединение скобы с наконечником соединительного проводника; г) — резьбовое соединение скобы со сборной шиной — соединительным проводником.
17. Для дополнительного заземления аппаратов защиты от токов утечки допускается использовать в качестве заземлителя одну раму металлокрепи, выбранную на удалении не менее 5 м от рам, используемых в качестве защитного заземления, или отдельный искусственный заземлитель (рис. 12).
18. Рамы металлокрепи, используемые в качестве местных заземлений, должны быть укомплектованы крепежными и распорными элементами. Запрещается нарушать конструкцию металлокрепи (снимать зажимы, распорные элементы, рамы, скобы, хомуты и т. д.), а также использовать рамы крепи, подлежащие замене или демонтажу.
Рис. 14. Пример устройства местного заземлителя в камерах, местах уширения штреков и других стационарных условиях:а) — с использованием специально изготовленных стяжек из уголка при применении крепи, имеющей отверстия для закрепления стяжек;б) — с использованием специальных стяжек из полосы:
1 — стойка крепи; 2 — специальный стяжной элемент из уголка с отверстиями или шпильками для присоединения заземляющих проводников;
3 — из полосы; 4 — планка
Перед использованием рам металлокрепи для устройства заземлителя рекомендуется обтянуть резьбовые соединения крепежных элементов. Подготовка рам металлокрепи должна осуществляться лицами электротехнического персонала, прошедшего специальный инструктаж по правилам выполнения таких работ, или горнорабочими по ремонту горных выработок.
19. При выполнении ремонтных работ на металлокрепи, используемой для заземления, элементы заземления должны быть присоединены к другим рамам, на которых ремонтные работы не ведутся.
Работы по перекреплению выработок в местах установки электрооборудования должны согласовываться с главным энергетиком (главным механиком) шахты.
20. Способы присоединения соединительных проводников к рамам металлокрепи приведены на рис. 13.
Соединительные проводники должны присоединяться к стойкам (ножкам) металлокрепи не выше мест крепления боковых распорных элементов, не должны загромождать проходы для людей и транспортных средств.
Соединительные проводники должны располагаться так, чтобы ими не воспринимались усилия в случае деформации крепи под воздействием давления горных пород.
21. В местах стационарной установки электрооборудования в качестве соединительных проводников между рамами допускается использование специально изготовленных стяжек из уголков, полосы (рис. 14).
3. Какими нормативными документами регламентируется заземление и
меры защиты?
4. Что такое заземление, защитное заземление?
5. Назначение защитного заземления.
6. Что такое рабочее заземление, его назначение?
7. Что такое замыкание на корпус?
8. Причины замыкания на корпус?
9.Что такое заземление молниезащиты, его назначение?
10. Принцип действия защитного заземления.
11. Что такое сопротивление заземления?
12. Области применения защитного заземления.
13. Что такое заземляющее устройство?
14. Назовите типы заземляющих устройств.
15.Что такое выносное заземляющее устройство?
16. Чем характеризуется контурное заземляющее устройство?
17. За счет чего обеспечивается безопасность при контурном заземляющем
устройстве?
18. Что такое заземлитель?
19. Что такое проводящая часть?
20. Что такое токоведущая часть?
21. Назовите виды заземлителей.
22. Что применяется для вертикальных и горизонтальных искусственных
заземлителей?
23. Каким способом соединяются вертикальные заземлители
с горизонтальным электродом?
24. Опишите метод установки вертикальных заземлителей.
25. Из какого еще материала могут быть выполнены искусственные
заземлители?
26. Что такое естественный заземлитель?
27. Что может служить в качестве естественных заземлителей?
28. Укажите достоинства и недостатки естественных заземлителей.
29. Что такое заземляющий проводник?
30. Какой прокат может применяться в качестве заземляющих
проводников?
31. Что из естественных проводников может быть рекомендовано в
качестве заземляющих проводников?
32. Что запрещено использовать в качестве заземляющих проводников?
33. Назовите правила прокладки заземляющих проводников.
34.Назначение главной заземляющей магистрали (шины).
35.Способы соединения заземляющих проводников между собой,
с заземлителями и заземляемыми конструкциями.
36.Допускается ли последовательное включение заземляемого
оборудования?
37.Какие материалы могут использоваться для изготовления магистрали
(шины)?
38.Какую окраску должны иметь открыто проложенные заземляющие
проводники?
39.Укажите допустимые значения сопротивления защитного заземления
при напряжении электрической сети до и свыше 1000 В.
40.Охарактеризуйте способ выполнения защитного заземления «в ряд» и
«по контуру».