При появлении грозовых перенапряжений на проводах ВЛ изоляторы перекрываются по поверхности электрическим разрядом на заземленные крюки, а в дома проникают только сравнительно небольшие перенапряжения. Приближение во время грозы к проводке на несколько сантиметров может представлять опасность, например, при попытке включить или выключить свет, радио. А при отсутствии или неправильном выполнении грозозащиты бывали случаи поражения людей на расстоянии 2 м от проводки и более.
Все сказанное выше относится как к деревянным, так и железобетонным опорам. У тех железобетонных опор, где не требуется устройство грозозащитного заземления, зануляют арматуру, изоляторные крюки или штыри и светильники. Последние зануляют и на деревянных опорах. В качестве заземляющего проводника используют стальную катанку диаметром не менее 6 мм, которую к крюкам присоединяют проволочным бандажом, а к нулевому проводу - зажимом. На железобетонных опорах используют арматуру опоры, к которой при изготовлении опор приваривают верхний и нижний заземляющие выпуски для присоединения крюков и соединения ее с заземлителем.
Для предохранения от передачи атмосферных перенапряжений с одной ВЛ на другую необходимо заземлять крюки ВЛ до 1000 В на опорах, ограничивающих пролет пересечения с другими ВЛ, в частности телефона и радиотрансляции, и на всех опорах с совместной подвеской линий.
Грозозащитные заземления на ВЛ делают чаще, чем повторные заземления нулевого провода. Его заземление на грозозащитный заземлитель можно считать повторным заземлением этого провода, когда допускается сопротивление повторного заземления 30 Ом и более.
Задача 1
Определить максимально допустимое сопротивление искусственного заземлителя Rиз, который нужно соорудить для ТП10/0,4 кВ, если от нее питаются несколько воздушных линий 380/220 В с результирующим сопротивлением повторных и грозозащитных заземлений нулевого провода всех ВЛ-0,4 кВ за вычетом одной, на случай ремонта, равным Re = 2,7 Ом. Расчетный ток замыкания на землю на стороне 10 кВ Iз = 50 А. Расчетное удельное сопротивление земли Рр = ρ = 200 Ом·м.
Решение:
Согласно данным задачи необходимо соблюсти три условия:
Rз ≤ 125/Iз = 125/50 = 2,5 Ом;
Rз ≤ 10 Ом;
ρ > 100 Ом·м, то Rз ≤ 4 ρ/100 = 4 · 200/100 = 8 Ом
Наиболее жестким условием является первое Rз = 2,5 Ом.
Необходимое сопротивление искусственного заземлителя ТП по условию заземления нулевой точки
Rиз = Re · Rз / (Re - Rз) = 2,7 · 2,5/ (2,7 - 2,5) = 33,75 Ом.
Других естественных заземлителей нет, поэтому искусственный заземлитель должен обеспечить выполнение и наиболее жесткого из первых двух условий, то есть Rиз ≤ 2,5 Ом, что менее 33,75 Ом.
Окончательно Rиз ≤ 2,5 Ом.
Задача 2
Произвести расчет заземляющего устройства (требуемое сопротивление Rиз ≤ 8,3 Ом) для мачтового ТП напряжением 10/0,4 кВ в виде замкнутого контура с вертикальными стержнями по периметру. Длина вертикальных стержней и расстояние между ними принято l = 3 м. По усмотрению студента стержни могут быть выполнены из разнобокой угловой стали с шириной полки 50 мм или из круглой стали диаметром d = 16 мм. Горизонтальные элементы выполняются из такой же круглой стали и прокладываются на глубине t = 0,7 м. Определите количество вертикальных стержней, размеры контура заземляющего устройства и фактическое сопротивление заземлителя, если расчетное удельное сопротивление грунта равно Рр = ρ = 200 Ом·м.
Решение:
Сопротивление растеканию одного вертикального стержня
,
где ρ - расчетное удельное сопротивление грунта;
l - длина вертикального стержня;
b - ширина полосы;
t - глубина прокладки горизонтальных стержней.
Ом.
Ориентированное число вертикальных стержней
nв = Rв / Rиз = 54,4/2,5 ≈ 22 шт.
Число вертикальных стержней возьмем в количестве 24, тогда ηв = 0,44 и ηг = 0,27.
Длина горизонтального элемента периметра контура
lг = n · а = 24 · 3 = 72 м
Его сопротивление с учетом коэффициента использования
Ом.
Общее сопротивление заземляющего контура
Ом> 2,5 Ом
Число вертикальных стержней увеличим до 40, тогда ηв = 0,41 и ηг = 0,22.
Длина горизонтального элемента периметра контура
lг = 40 · 3 = 120 м
Его сопротивление с учетом коэффициента использования
Ом.
Общее сопротивление заземляющего контура
Ом < 2,5Ом
Ответ: nв = 40, l = 120 м, Rобщ. = 2,46 Ом.
Задача 3
Определить, будет ли эффектно действовать зануление при однофазном к. з. в конце воздушной линии длиной L = 0,35 км, выполненной из 4 одинаковых проводов с удельным сопротивлением фазного и нулевого проводов Rфу = Rун = 0,83 Ом/км и питающейся от ТП напряжением 10/0,4 кВ мощностью Sн = 250 кВ·А, при схеме соединений трансформатора звезда-звезда с нулем. На подстанции защита линии от короткого замыкания выполнена автоматом с номинальным током теплового расцепителя Iнтр = 160А. Принять, что пробой изоляции на зануленное оборудование произошел на вводном щитке фермы, расположенной в конце данной ВЛ-0,4 кВ.
Решение:
Воспользуемся формулой определения полного сопротивления петли проводов фазный-нулевой.
,
где L - длина воздушной линии;
Rфу - удельное сопротивление фазного провода;
Rk - суммарное сопротивление контактов в линии, зависящее от ее длины
Rk = 0,025 Ом при L = 350 м.
Xп. у. = 0,6 Ом/км для воздушных линий.
Ом.
Ток короткого замыкания
Iк = Uфн/ (zп + zт/3),
где Uфн = 220 В;
zт/3 = Кст/Sнт и Кст = 26 при схеме трансформатора звезда-звезда с нулем.
zт/3 = 26/250 = 0,104 Ом, Iк = 220/ (0,64 + 0,104) = 295,7 А
Iк / Iнтр = 295,7/160 = 1,8 < 3.
Следовательно, зануление не эффективно.
Задача 4
Одиночный тросовый молниеотвод с опорами, прикрепленными по торцам прямоугольного в плане здания и возвышающимися над коньком крыши. Длина здания А = 50 м, ширина В = 12 м, высота конька над землей Нк = 6 м, Нст = 3 м. Определить высоту Н до вершины молниеотвода от земли, обеспечивающей защиту объекта с зоной "Б".
Решение:
Высота тросового молниеотвода Нт считается равной габариту троса. Воспользуемся формулой
Нт = (Rx + 1,85 Нх) /1,7
где Rx = В/2 + у = 12/2 + 1 = 7 м.
Нх = Нст = 3 м.
Нт = (7 + 1,85 · 3) /1,7 = 7,38 м.
Н0 = Н * 0,92 = 7,38 * 0,92 = 6,8 м
R0 = 1,5 * Н = 1,5 * 7,38 = 11,1 м
Литература
1. Луковников А.В., Шкрабак В.С. Охрана труда. - М.: Агропромиздат. 1991. - 319 с.
. Беляков Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. - СПб: Издательство "Лань", 2006. - 512 с.
. Б.И. Зотов, В.И. Курдюмов. Безопасность жизнедеятельности. - М.: Колос, 2000. - 424 с.