Отыскание земли в сети с изолированной нейтралью

В электроустановках рабочим напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью, при повреждении или нарушении изоляции, падении провода и т.д. возникает замыкание на землю. Режим однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью аварийным не является. Следовательно, автоматического отключения поврежденного участка электрической сети не будет.

Данный режим работы является опасным для изоляции оборудования, так как фазные напряжения при этом значительно увеличиваются. Это в свою очередь приводит к пробою изоляции и переходу из однофазного в двухфазное замыкание на землю.

Кроме того, замыкание на землю очень опасно для людей, в частности для обслуживающего персонала (при возникновении повреждения на территории ОРУ или ЗРУ). При этом высока вероятность поражения электрическим током в результате растекания токов на землю (шагового напряжения).

Следовательно, оперативному персоналу, который осуществляет обслуживание электроустановки, необходимо в кратчайший срок устранить возникшее повреждение, то есть определить место повреждения.

Замыкание на землю бывает нескольких видов: металлическое замыкание, неполное замыкание через электрическую дугу и замыкание на землю через поврежденную изоляцию токоведущих частей.

Контроль изоляции в электроустановках 6-35кВ осуществляется при помощи:

— реле минимального напряжения, которые включены на фазные напряжения ТН;

— реле напряжения, которые включены в обмотку разомкнутого треугольника;

— токовых реле, которые включены к выходу фильтра токов нулевой последовательности;

— вольтметров контроля изоляции.

Показания вольтметров контроля изоляции:

— при металлическом замыкании на землю: на поврежденной фазе прибор показывает «ноль», при этом напряжение на двух других фазах увеличивается в 1,73 раза, то есть равно линейному напряжению сети;

— при замыкании на землю через дугу: на поврежденной фазе «ноль», на других фазах напряжение увеличивается в 3,5-4,5 раз;

— при замыкании на землю через сниженное сопротивление изоляции показания вольтметра контроля изоляции несимметричны. Происходит так называемый «перекос» фаз сети.

В зависимости от выполненной схемы контроля изоляции, осуществляется сигнализация «замыкания на землю» с указанием конкретной поврежденной фазы, так и без определения фазы. В последнем случае поврежденная фаза определяется по показаниям киловольтметров контроля изоляции того или иного участка сети. Фиксировать показания вольтметров контроля изоляции необходимо в обоих случаях.

Кроме того, существуют ложное срабатывание сигнала земля.

Перечислим основные причины ложного срабатывания сигнала «земля» в сети 6-35кВ:

— значительное отличие емкостей фаз относительно земли;

— неполнофазное отключение трансформатора;

— подключение к участку сети другого некомпенсированного участка сети, в том числе автоматическое (работа АВР);

— обрыв фазы (перегорание предохранителя) по стороне ВН или НН силового трансформатора. При этом будет незначительный перекос напряжений;

— обрыв фазы (перегорание предохранителей, отключение автоматического выключателя или другая причина) трансформатора напряжения, который предназначен для контроля изоляции данного участка сети. При обрыве фазы по стороне НН одна фаза будет показывать ноль, а две другие фазное напряжение. При обрыве фазы по высокой стороне (ВН) показания приборов контроля изоляции будут несимметричные. При этом определить, сгорел предохранитель или нет по показаниям приборов сложно, так как перекос незначительный.

Рассмотрим случай незначительного перекоса фаз (ложное срабатывание сигнала замыкания на землю). Когда перегорает предохранитель по высокой стороне ТН, кратковременно появляется сигнал «земля», затем наблюдается незначительный перекос фазных и линейных напряжений. Причиной такого перекоса может быть отличные емкости фаз по отношению к земле, несимметричная нагрузка потребителя.

В данном случае можно попробовать поочередно отключить присоединения, которые питаются от данного участка сети (секции или системы шин). Если показания приборов контроля изоляции не изменяются, то высока вероятность того, что причиной такого перекоса напряжений является перегорание предохранителя по стороне ВН трансформатора напряжения.

Действия оперативного персонала электроустановки по отысканию места замыкания на «землю».

Отыскание однофазного замыкания осуществляется при помощи специального прибора или методом поочередных отключений. В данном случае производится поочередное отключение присоединений, запитанных от секции (системы) шин, где ТН показывает наличие повреждения, а также присоединения участков электрической сети, которая электрически связана с этой секцией (системой) шин.

Если после отключения линии сигнал «земля» пропал, то это свидетельствует о том, что замыкание на «землю» было на данной линии. Данное присоединение можно ввести в работу только после выяснения причины возникновения однофазного замыкания.

Если методом поочередных отключений отходящих присоединений поврежденный участок найти не удалось, то следует отключить все присоединения участка сети, где появилась «земля», убедиться в том, что сигнал о однофазном замыкании устранился. Затем необходимо поочередно включить отходящие присоединения. Если включение одной из отходящих линий совпало с появлением сигнала «земля», то данное присоединение необходимо отключить и не вводить в работу до выяснения причины срабатывания сигнала «земля».

Соответственно, если при включении в работу предварительно выведенного в ремонт присоединения появилась «земля» данное присоединение должно быть немедленно отключено.

Бывают также ситуации, когда при отключении всех отходящих линий сигнал «земля» не устраняется. Это свидетельствует о том, что возникло повреждение на оборудовании подстанции, например, на участке от силового трансформатора до секции шин включительно. Прежде всего, необходимо определить, повреждение находится на секции шин или на другом оборудовании (вводной выключатель, ошиновка от силового трансформатора до вводного выключателя).

Для этого отключаем вводной выключатель данной секции, включаем секционный выключатель. Если по секции, к которой присоединен этот участок сети, появился сигнал «земля», то повреждение находится на секции шин. Поврежденная секция должна быть выведена в ремонт для устранения повреждения.

Если сигнал «земля» отсутствует, то повреждение находится на участке от силового трансформатора до вводного выключателя секции включительно. В данном случае необходимо произвести осмотр оборудования данного участка распределительного устройства на предмет наличия повреждений. Если причиной возникновения «земли» является пробой изоляции, то, скорее всего, визуально повреждение найти не удастся.

Для отыскания повреждения необходимо вывести данный участок распределительного устройства в ремонт. Отыскание дефекта изоляции производится электролабораторными испытаниями оборудования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Есть ли вред от ЛЭП для здоровья человека, окружающей среде и технике?

Постоянное наращивание мощностей электрооборудования приводит к повышению напряжения передачи и увеличению количества линий. Из-за чего возрастает воздействие электрического и магнитного поля на все окружающие объекты и человека в том числе. Именно поэтому многих жителей близлежащих домов, сотрудников специализированных предприятий интересует вопрос, какой вред от ЛЭП может им угрожать.

Виды ЛЭП по напряжению

Все электроустановки и линии электропередач оказывают электромагнитное воздействие на окружающую среду. Основным параметром воздействия считается напряженность электрического поля, показывающая уровень силового воздействия вокруг проводов в зоне ЛЭП. За счет электромагнитных излучений в пространстве вокруг ЛЭП возникают силовые линии, которые при пересечении любой проводящей среды могут индуцировать в ней ЭДС. В результате чего на любом объекте возникает несвойственный ему потенциал, а при наличии замкнутого контура, будет протекать электрический ток.

Однако напряженность электромагнитного поля неоднородна в пространстве – при удалении от ЛЭП происходит угасание интенсивности. Помимо этого градация вредного воздействия во многом зависит от номинала передающей линии.

Поэтому все ЛЭП подразделяются на такие категории:

Следует отметить, что воздействие электромагнитных волн зависит не только от уровня напряжения, но и от силы электрического тока, протекающего по проводам. Поэтому общепринятым нормативом устанавливается оптимальное расстояние до токоведущих частей, которое будет безопасным [ 1 ].

Безопасное расстояние от ЛЭП до жилого дома

В виду того, что уменьшать передаваемое напряжение нецелесообразно, вокруг линий устанавливается, так называемая, санитарная зона, устанавливающая минимальное расстояние от участка расположения высоковольтной линии.

Так, согласно п.4.1 СанПиН 2971-84 можно выделить следующие параметры:

Остальные электроустановки являются относительно безопасными, так как конструктивного расстояния, установленного строительными нормативами и размерами охранной зоны должно быть вполне достаточно. Несмотря на эти нормы, в некоторых городах опасное излучение охватывает и другие высоковольтные номиналы, к примеру, в Москве запрещено приближение построек, садовых и огородных участков к ВЛ 110 кВ ближе 20 м.

Однако научные исследования за рубежом приводят ученых к мнению о том, что вышеприведенные величины являются недостаточными для безопасности человека, поэтому в ряде стран руководствуются мощностью ЛЭП, которая учитывает не только электрическую, но и магнитную составляющую. В европейских государствах к расстояниям до проводов ЛЭП применяют расширенную опасную зону в 4 – 10 раз большую, чем на постсоветском пространстве. Такая разница происходит за счет разграничения интенсивности воздействия магнитных и электрических составляющих на человеческий организм.

Вред для здоровья человека

Следует отметить, что все электрические приборы способны оказывать вредное магнитное и электрическое воздействие на организм человека, которое может привести как к ухудшению самочувствия, так и к обострению хронических заболеваний. Одни из недавних исследований Косов А.А. и Барабанов А.А., о роли электромагнитных полей и излучений в системе обеспечения безопасности человека подтвердили прямую зависимость большинства биохимических реакций с уровнем наведенного из вне напряжения. В свою очередь мощные ЛЭП оказывают куда большее воздействие, поэтому установлен норматив приближения к источнику.

Так, в зависимости от места расположения допускается:

При несоблюдении вышеперечисленных величин на этапе строительства или эксплуатации может производиться перенос ЛЭП. В остальных случаях допускается длительное воздействие от магнитных излучений 0,5 кВ/м.

Однако существует ряд ситуаций, когда при выполнении технологических процессов или операций человек может приближаться или непосредственно находиться в мощных электромагнитных полях. При этом вводится ограничение по времени нахождения возле проводов или опор ВЛ для разного уровня напряженности:

В случае соблюдения таких норм нахождения возле ЛЭП организм человека восстанавливается естественным образом в течении суток, химический состав крови и состояние внутренних органов приходит в норму. Если длительность воздействия магнитных линий оказывается продолжительнее, то применяют экранирование и специальные средства защиты.

Влияние на окружающею среду и экологию

Помимо воздействия на человека вред от ЛЭП проявляется и на других живых организмах. Так, произрастающие вблизи опоры ЛЭП и на всей протяженности высоковольтных проводов растения начинают видоизменяться. В одних случаях явно проявляются отклонение побегов и ветвей в сторону удаления от линии, в других, возникают нетипичные для конкретного вида ответвления, изменения в структуре растения и т.д. Однако в то же время, некоторые сельскохозяйственные культуры и плодоносящие деревья под воздействием ЛЭП дают лучший урожай и увеличивают образование семян.

Представители животного мира ощущают воздействие и вред от проходящих ЛЭП и стараются не приближаться к ним на недопустимое расстояние, придерживаясь пастбищ в стороне от линий. Особо существенную опасность оказывают электромагнитные излучения на парнокопытных представителей фауны, так как копыта представляют собой слой изоляции, предотвращающий стекание заряда на землю. Из-за чего в теле животного может наводиться существенный потенциал, который разрядится при первом же касании к траве или листьям деревьев.

По отношению к насекомым, особо яркая реакция наблюдается ЛЭП на пчел. Так как в случае расположения ульев непосредственно под линией, существенно снижается активность особей, сбор меда и приплод. В некоторых случаях наблюдается гибель маток, не покидающих место обитания.

Вред технике и средствам коммуникации

Также вред от ЛЭП наблюдается на близлежащих электроустановках, особенно подвержены влиянию проводов ВЛ устройства и линии связи. Явный вред для них выражается в наведении лишнего потенциала на частотах близких или равных частоте передачи сигнала. Из-за чего происходят помехи или искажение передаваемых данных. Для приборов в заземленном металлическом корпусе вред ЛЭП будет незначительным, так как наружный кожух выступает в роли естественного экрана.

Отдельным вопросом является вред, наносимый подземным коммуникациям, в частности, трубопроводам. В случае близкого расположения ЛЭП, на проводящей поверхности трубопровода возникает ЭДС, обуславливающая вынос металла и преждевременное коррозионное разрушение. Помимо этого от подземной электрической трубы может произойти поражение человека током. Поэтому их также пытаются обезопасить при помощи УЗТ, обеспечивающих безопасные подземные пересечения или параллельные прокладки вдоль ЛЭП.

Изучив вышеприведенный материал, можно подытожить, что нахождение человека вблизи линий напряжением выше 1кВ не только оказывает влияние на самочувствие человека, но и может нанести существенный вред его здоровью. Поэтому в случае вынужденного нахождения возле высоковольтных ЛЭП человек должен минимизировать свое время пребывания в опасных зонах.

Если линия находится в непосредственной близи от вашего жилища и вы не уверенны в безопасности соседства с ЛЭП, то следует произвести специализированные замеры. Которые могут выполнять организации с соответствующим уровнем квалификации и оборудования. Они проверят соответствие электромагнитного фона в вашем жилище санитарным нормам.

Источник

Охранная зона и безопасное расстояние от ЛЭП

При прохождении электрического тока большого напряжения вокруг проводника образуется вредное для организма электромагнитное поле. Для защиты человека от этого излучения рассчитаны и введены нормы СанПиН. В них указаны безопасные для проживания расстояния от электрических линий до жилых домов с учётом напряжения в сети. Что такое охранная зона ЛЭП, можно ли в ней вести строительство и работы, а также в чём измеряется это воздействие – далее в статье.

Последствия воздействия электромагнитного поля на организм человека

Спустя многочисленные опыты и наблюдения, доказано, что:

Проведены исследования в области воздействия электромагнитного излучения на организм беременных женщин. Вывод: учащение количества преждевременных родов, выкидыши, слишком малый вес новорождённых младенцев. Длительное воздействие поля – одна из причин появления раковых заболеваний.

Воздействие на человека линий электропередачи характеризуется ещё плотностью потока магнитной индукции. Это величина измеряющаяся в Тесла. Для человека нормальный уровень составляет 0,2 – 0,3 мкТл (микроТесла), но это зарубежные исследования не принятые в России. У нас по этой величине норматива нет.

Важно! Зная безопасное расстояние, на котором следует находиться от линии, можно сохранить не только своё здоровье, но и жизнь.

Нормативные документы

Главный нормативный документ при определении охранной зоны линии электропередач – ГОСТ 12.1.051-90, который подробно описывает безопасное расстояние. Отдельный пункт посвящён безопасности работ в зоне появления электромагнитного поля вокруг линий электропередач.

Что касается охраны здоровья людей были введены нормы СанПиН. С их введением уже запрещалось строительство внутри санитарно охранных зон ЛЭП и указаны безопасные величины электрических полей.
Действующие довольно продолжительное время СанПиН 2971-84, сейчас уже утратил силу и сменён новым документом СанПиН 2.1.2.1002-00 регламентирующим застройку СНТ и ИЖС.

Что такое охранная зона и где она устанавливается

Охранная зона ЛЭП – это условная плоскость, проложенная на определённом расстоянии от линий электропередачи, длительное пересечение которой может негативно повлиять на состояние здоровья человека.

Особенности определения охранной зоны ЛЭП согласно ГОСТу 12.1.051-90:

Важно! Условные плоскости проходит не от самих кабелей, а на определённом ГОСТом 12.1.051-90 расстоянии от них.

Не следует путать понятия охранной зоны и зоны, где существует высокая вероятность получения удара электрическим током. Такая вероятность исключается или минимизируется точным следованием правил конструирования ЛЭП, которых необходимо неукоснительно придерживаться при строительстве линий электропередачи.

Опасная зона вокруг электрической линии

Охранная зона в зависимости от напряжения линии

ГОСТ 12.1.051-90 определяет расстояние от крайних кабелей линии электропередачи в зависимости от напряжения ЛЭП. На действующих линиях границы санитарно-защитных зон определены критериями напряжённости электрического поля — 1 кВ/м.

Визуально откладывая выше приведённые расстояния от ЛЭП (в зависимости от напряжения линии), необходимо сразу провести условные вертикальные проекции на землю – это и будет граница охранной зоны. Для большей безопасности и сохранности здоровья не стоит длительное время находиться в таких областях. Строить под ЛЭП запрещено.

Определяем напряжение ЛЭП по внешнему виду

Если вблизи вашего дома проходит высоковольтная линия определить её напряжение можно по внешнему виду. Самые часто встречаемые в населённых пунктах, это опоры линий 0,4 и 10 киловольт.

Опоры с напряжением до 0,4 кВ тоже имеют охранную зону равную 2 метрам. Чаще всего в городах проведены проводом СИП, а также алюминиевым проводом на невысоких опорах с небольшими изоляторами белого, коричневого цвета или стеклянными.

Опоры ЛЭП в 10 кВ отличаются более крупными изоляторами коричневого цвета, и высота около 9 метров.

Как работать в охранных зонах

Длительное нахождение в областях близких к ЛЭП приводит к нарушению работы человеческого организма, ухудшению самочувствия и здоровья. Необходимость проведения каких-либо монтажных или строительных работ подразумевает соблюдение определённых мер безопасности.

Перед проведением работ в охранных зонах должны быть соблюдены все требования ГОСТа 12.1.019, Если нет возможности отключить линию – необходимо выдать рабочему персоналу средства защиты, установить защитное ограждение, обеспечить полную изоляцию рабочего места.

Если повышен риск прикосновения к токонесущим частям, следует обеспечить защитное заземление или зануление линии. Специальными приборами замерить сопротивление изоляции. В зависимости от ситуации, защитные средства можно применять как по отдельности, так и все вместе.

Обязательно! Перед началом работ должен быть проведён инструктаж по технике безопасности. При необходимости у персонала также проверяют знания основных правил безопасности или долженствующих инструкций.

Перед проведением земельных работ необходимо убедиться, что в этом месте не проложены высоковольтные линии. Очень часто экскаватор становится причиной серьёзного короткого замыкания, при котором может пострадать не только техника, но и здоровье самого экскаваторщика.

Если ваш дом был построен в охраняемой зоне, но до возведения воздушной линии подрядчик выполняющий работы должен согласовать проводимые работы.

Какие действия запрещены в охранной зоне ЛЭП

Высокое напряжение, под которым находятся линии электропередач, является прямой угрозой жизни и здоровью как обслуживающего персонала, так и случайных людей, игнорирующих правила техники безопасности. Для минимизации несчастных случаев, а также нарушений работы ЛЭП, ГОСТом 12.1.051-90 предусмотрен перечень действий, которые запрещается проводить в охранной зоне.

В охранной зоне ЛЭП любого напряжения запрещено:

ГОСТом 12.1.051-90 запрещены ремонтные работы на воздушных ЛЭП в период грозы или дождя. Если же линия электропередачи имеет важный статус и своим бездействием может нарушить работу серьёзных промышленных или государственных предприятий, то ремонтные работы на ней допускаются только при снятом напряжении. При проведении работ на воздушных линиях без контакта с проводниками, расстояние от человека до ближайшего кабеля, должно быть, не менее двух метров.

Работа под напряжением, со всеми техническими средствами защиты допускается только в двух случаях: при поднятии водяной струи не более чем на 3 метра от земли или при непопадании водяной струи в охранную зону ЛЭП.

В охранной зоне ЛЭП, без разрешения организаций, их эксплуатирующих, не допускаются какие-либо работы. В перечень также включены такие пункты, как выкапывание земли или прокладывание дорожных линий.

Работа подъёмными механизмами в зоне

Отдельным пунктом является использование стрелочных кранов вблизи линий электропередач. Оптимальное расстояние, на котором может работать подобная техника – не менее 30 м. Если же без крана проведение работы невозможно, то это отображается в наряде-допуске – специальном документе, выдаваемом крановщику.

Основные правила техники безопасности при нахождении в охранной зоне ЛЭП

Существуют ситуации, когда обойти охранную зону ЛЭП не представляется возможным, например, на пересечённой местности или близком расположении рядом с линией электропередачи водоёмов. В этом случае следует придерживаться простых правил техники безопасности, и по возможности долго не находиться на территории прохождения ЛЭП.

К лежащему на земле проводу ни в коем случае нельзя приближаться. Визуально определить находится он под напряжением или нет невозможно, поэтому оптимальная и безопасная дистанция – не менее 8 м. Если же расстояние от человека до кабеля меньше, то следует максимально быстро покинуть опасную зону, но мелкими шагами, не отрывая стоп от земли, так как в этой ситуации появляется пошаговое напряжение, которое может иметь критическое значение для жизни или здоровья.

Если при прохождении охранной зоны воздушной ЛЭП замечен сильно провисающий провод, то передвигаться под ним нельзя. Конструкция воздушной ЛЭП предусматривает её расстояние от кабелей до земли, учитывая такой важный фактор, как величина рабочего напряжения. Поэтому нарушение дистанции от провода до земли может привести к удару электрическим током.

Перед тем как пройти охранную зону ЛЭП, следует визуально убедиться в отсутствии неисправностей линии. Искрение или кратковременная дуга означают, что линия электропередачи в аварийном состоянии и нахождение рядом с ней опасно для жизни.

Источник

Ток замыкания на землю: что это такое, путь протекания, величина, расчет, мера защиты

Определение понятия.

Ток замыкания на землю — это электрический ток, протекающий в землю, открытые и сторонние проводящие части и защитный проводник при повреждении изоляции части, находящейся под напряжением (согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]). В некоторой нормативной документации термин «ток замыкания на землю» имеет другое название «ток повреждения на землю».

В условиях повреждения возможно замыкание какой-то токоведущей части электроустановки здания на стороннюю проводящую часть здания. Из токоведущей части в стороннюю проводящую часть будет протекать электрический ток, который также является током замыкания на землю.

В своей книге [2] Харечко Ю.В. пишет о том, как возникает ток замыкания на землю:

« В аварийном режиме электроустановки здания из-за повреждения изоляции какой-то токоведущей части резко уменьшается сопротивление между этой токоведущей частью, с одной стороны, и открытой проводящей частью электрооборудования класса I и присоединенным к ней защитным проводником, сторонними проводящими частями, а также землей, с другой стороны. В результате этого резко увеличивается величина электрического тока, протекающего из токоведущей части в открытую проводящую часть электрооборудования класса I и присоединенный к ней защитный проводник, в сторонние проводящие части, в землю, а также в проводящие части, соединенные защитными проводниками с заземляющим устройством электроустановки здания и с заземленной токоведущей частью источника питания. »

Подобный электрический ток, протекающий в условиях единичного или множественных повреждений, в международной нормативной документации называют током повреждения на землю, а в национальной нормативной документации – током замыкания на землю.

Путь протекания.

О том по каким путям протекает ток замыкания на землю, наиболее полно, на мой взгляд, написал Ю.В. Харечко в своей книге [2]. Приведу основные цитаты:

« Путь, по которому может протекать ток замыкания на землю в системе распределения электроэнергии, зависит от типа заземления системы. Рассмотрим наиболее распространенную систему распределения электроэнергии, которая представляет собой электроустановку здания, подключенную к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из понижающей трансформаторной подстанции (ПС) и воздушной (ВЛ) или кабельной (КЛ) линии электропередачи. »

« Если произошло повреждение основной изоляции какой-либо опасной токоведущей части электрооборудования класса I и возникло ее замыкание на открытую проводящую часть, то в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TT (рис. 1), ток замыкания на землю из токоведущей части протекает в открытую проводящую часть. Далее из открытой проводящей части по защитному проводнику, главной заземляющей шине, заземляющим проводникам и заземлителю электрический ток протекает в локальную землю. Через землю ток замыкания на землю протекает к заземлителю заземляющего устройства источника питания, которым является трансформатор, установленный в трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. К этому заземляющему устройству присоединена токоведущая часть источника питания, а именно – нейтраль понижающего трансформатора. »

« В электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы IT, ток замыкания на землю из токоведущей части протекает в открытую проводящую часть. Далее из открытой проводящей части по защитному проводнику, главной заземляющей шине, заземляющим проводникам и заземлителю электрический ток протекает в локальную землю. Поскольку в системе IT нейтраль трансформатора, установленного в ПС, обычно изолирована от земли, ток замыкания на землю через землю и полные сопротивления фазных проводников относительно земли протекает в находящиеся под напряжением фазные проводники. »

На рисунке 1 показан путь протекания тока замыкания на землю в системе TT. На рисунке обозначено: 1 — заземляющее устройство источника питания; 2 — заземляющее устройство электроустановки здания; ПС — трансформаторная подстанция; ВЛ (КЛ) — воздушная (кабельная) линия электропередачи; I_з — ток замыкания на землю

Применительно к системам TT и IT можно говорить о «классическом» пути протекания «классического» тока замыкания на землю, а именно – из токоведущей части в землю.

Далее Харечко Ю.В. детализирует путь протекания тока замыкания на землю для случая, если электроустановка здания соответствует типам заземления системы TN [2]:

« Если электроустановка здания соответствует типам заземления системы TN-S, TN-C или TN-C-S (рис. 2), ток замыкания на землю из токоведущей части протекает в открытую проводящую часть электрооборудования класса I и присоединенные к ней защитные проводники электроустановки здания. Далее преобладающая доля тока замыкания на землю по PEN-проводникам низковольтной распределительной электрической сети протекает к заземленной нейтрали трансформатора. Одновременно незначительная доля тока замыкания на землю протекает в земле параллельно PEN-проводнику линии электропередачи между заземляющими устройствами электроустановки здания и источника питания. Указанный путь протекания тока замыкания на землю следует рассматривать в качестве характерного пути его протекания в системе TN-C-S. В системах TN-S и TN-C токи замыкания на землю протекают по аналогичным путям, которые различаются лишь видом защитных проводников, применяемых в электроустановках зданий и линиях электропередачи, соответствующих типам заземления системы TN-S и TN-C. »

Харечко Ю.В. подводит итог [2]:

« Таким образом, основные пути, по которым протекают токи замыкания на землю в системах TN, резко отличаются от «классических» путей их протекания в системах TT и IT. Однако эти искусственные проводящие пути созданы специально с целью многократного увеличения токов замыкания на землю в системах TN, по сравнению с аналогичным током в системе TT и тем более в системе IT. »

На рис. 2 показан путь протекания тока замыкания на землю в системе TN-C-S. Обозначения такие же как и на рисунке 1.

Харечко Ю.В. в своей книге [2] поясняет как протекает ток замыкания на землю аварийного электрооборудования классов 0, II и III:

« Токи замыкания на землю аварийного электрооборудования классов 0, II и III протекают по менее определенным проводящим путям, чем у электрооборудования класса I, например, через проводящую оболочку электрооборудования в землю или сторонние проводящие части. Причем частью этого проводящего пути может быть тело человека, который держит в руках переносное электрооборудование или находится в электрическом контакте с доступными проводящими частями передвижного или стационарного электрооборудования классов 0, II и III. Ток замыкания на землю может протекать через полы, стены и другие элементы здания, если они имеют незначительное сопротивление или по каким-то причинам (например, из-за повышенной влажности) их сопротивление резко уменьшилось, а также по иным заранее неизвестным проводящим путям. »

Величина.

В своей книге [2] и статье [4] Харечко Ю.В. подробно пишет о величине токов замыкания на землю в зависимости от типа заземления системы. Приведу основные цитаты:

« Величина тока замыкания на землю зависит от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания. Наименьшие токи замыкания на землю (обычно до 1 А) имеют место в системах IT, в которых токоведущие части источников питания изолированы от земли или какие-то их токоведущие части соединены с землей через большие сопротивления. »

« Существенно бóльшие токи замыкания на землю (до нескольких десятков ампер) возникают в системах TT. Ток замыкания на землю здесь приблизительно равен частному от деления номинального фазного напряжения на сумму полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. »

« Очень большие токи замыкания на землю (до нескольких тысяч ампер), могут быть в электроустановках зданий, соответствующих типам заземления системы TN-C, TN-S и TN-C-S. Токи замыкания на землю в системах TN сопоставимы с токами однофазного короткого замыкания, поскольку фазный проводник замыкается на защитный проводник, PEN-проводник или комбинацию этих проводников, соединенных с заземленной токоведущей частью источника питания. »

Расчетная оценка тока замыкания на землю.

О том как правильно производить расчетную оценку токов замыкания на землю писал Харечко Ю.В. в своей книге [2]. Привожу основные цитаты:

« Для оценки токов замыкания на землю рассмотрим схемы замещения систем TT (рис. 3) и TN-C-S (рис. 4), которые соответственно представлены на рис. 1 и 2. В схемах замещения не показаны полные сопротивления источника питания и земли, поскольку они незначительно влияют на оценку токов замыкания на землю. Поскольку далее рассматриваются короткие замыкания на землю, в схемах замещения отсутствуют переходные сопротивления между фазными и защитными проводниками электроустановок зданий. »

На рисунке 3 приняты следующие обозначения:

« В системе TT ток замыкания на землю, генерируемый источником питания, протекает в замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазных проводников ВЛ или КЛ, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, а также полными сопротивлениями заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. Сумма полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания Z_{ЗУ ИП} и электроустановки здания Z_{ЗУ ЭЗ} обычно многократно превышает сумму полных сопротивлений фазных и защитных проводников линии электропередачи и электроустановки здания. Поэтому ток замыкания на землю в системе TT можно приближенно определить по формуле:

где U_o – номинальное напряжение переменного или постоянного тока линейного проводника относительно земли, В. »

Если, например, номинальное напряжение электроустановки здания 230/400 В, полное сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора, установленного в ПС, равно 4 Ом, а полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания – 10 Ом, то максимальное значение тока замыкания на землю будет приблизительно равно:

I_EF ≈ 230 В / (4 + 10) Ом ≈ 16,4 А,

где 230 В – номинальное фазное напряжение.

« Если какая-то токоведущая часть источника питания в системе IT заземлена через сопротивление, ток замыкания на землю протекает по аналогичному проводящему пути. Его значение можно рассчитать по указанной выше формуле. Если в системе IT все токоведущие части изолированы от земли, ток замыкания на землю из земли протекает в фазные проводники через их емкостные сопротивления относительно земли. »

К обозначениям описанным для рисунка 3, на рисунке 4 добавлено следующее:

Для системы TN-C-S Харечко Ю.В. поясняет отдельно [2]:

« В системе TN-C-S преобладающая часть тока замыкания на землю протекает в замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазных проводников ВЛ или КЛ, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, а также полным сопротивлением PEN-проводника линии электропередачи. Сумма полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания многократно превышает полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи. Поэтому частью тока замыкания на землю, который протекает через эти два сопротивления, включенные параллельно сопротивлению PEN-проводника, можно пренебречь. »

« Поскольку сечения и протяженности нейтральных и защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю, как правило, равны, равны и полные сопротивления этих проводников. Поэтому максимальное значение тока замыкания на землю в системе TN-C-S равно току однофазного короткого замыкания между фазным и нейтральным проводниками в электрических системах переменного тока или току однополюсного короткого замыкания между полюсным и средним проводниками в электрических системах постоянного тока. »

Если электроустановка здания расположена близко к ПС и подключена к ней линией электропередачи, имеющей проводники большого сечения, или трансформаторная подстанция встроена в здание, при расчете токов короткого замыкания на землю следует учитывать сопротивление трансформатора.

Мера защиты.

О том, как защититься от токов замыкания на землю писал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий применяют специальную меру защиты – автоматическое отключение питания, ориентированную на распознавание токов замыкания на землю и отключение электрических цепей, в которых произошли замыкания на землю. В зависимости от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания, отключение электрических цепей с аварийным электрооборудованием класса I выполняют с помощью различных защитных устройств. »

Электрический ток, протекающий через тело человека или животного в землю или проводящие части, электрически соединенные с землей, при его прикосновении к находящейся под напряжением токоведущей части или открытой проводящей части, является током замыкания на землю. Обнаружение и отключение подобного тока возможно с помощью устройства дифференциального тока. Практически все защитные устройства, которые отключают токи замыкания на землю, прямо или косвенно защищают людей и животных от поражения электрическим током в условиях повреждений.

Источник