Систем комплектных КРУЭ

Общие положения. Поскольку пло­щадь, занимаемая КРУЭ, обычно состав­ляет лишь 10—25 % площади открытых ПС, достичь требуемого сопротивления за­земления становится труднее. Более того, отдельные элементы оборудования нахо­дятся близко друг к другу, что требует сетки высокой плотности, т.е. большего числа проводников в заданной области. Это обстоятельство позволяет снизить сопро­тивление заземления, но не является эконо­мически эффективным путем, поскольку увеличение площади контура заземления более эффективно, чем увеличение числа проводников на единицу площади. Следо­вательно, впоследствии может оказаться необходимым применение дополнительных методов достижения необходимого сопро­тивления заземления.

Переходное напряжение корпуса появ­ляется за счет протекания высокочастотных токов, а не токов промышленной частоты. Это напряжение возникает при ударах мол­нии, срабатывании молниезащитных раз­рядников, замыканиях на землю и повтор­ных зажиганиях разряда между контактами при коммутациях в основном при отключе­ниях. Они появляются под действием токов, протекающих через систему зазем­ления и емкости КРУЭ, и могут иметь вре­мена нарастания от 3 до 20 нс, но длятся не более 20—30 мс.

Высокочастотные токи вызывают локаль­ные повышения потенциала за счет относи­тельно высокой индуктивности обычных заземляющих проводников, например один 1 м прямого медного стержня имеет реак­тивное сопротивление около 60 Ом на час­тоте 10 МГц, тогда как на частоте 50 Гц это сопротивление составляет примерно 0, 003 Ом. Поэтому соединения должны быть короткими и прямыми насколько это возможно, так как изгибы медных проводни-

ков также приводят к возрастанию реактив­ных сопротивлений на высоких частотах.

Все КРУЭ содержат преднамеренные разрывы корпуса в целях предотвращения протекания электрического тока с одной секции на другую, которые, однако, позво­ляют высокочастотным процессам распро­страняться за пределы КРУЭ.

Разрывы существуют в местах транс­форматорных или реакторных вводов; ка­бельных муфт; изолированных фланцев, применяемых для крепления внешних трансформаторов тока, устанавливаемых вокруг металлическою корпуса; соедине­ния фланцев с корпусом; устройств мони­торинга; вторичных обмоток измеритель­ных трансформаторов.

В некоторых проектах корпусов КРУЭ основные фланцевые соединения дела­ются с применением изолирующей про­кладки. В этом случае должны принимать­ся специальные меры для предотвращения появления искр в разрывах, которые могут вызвать срабатывание сигнализации у опе­ративного персонала.

Переходное напряжение корпуса элект­ромагнитным путем воздействует на защитные, управляющие и коммуникаци­онные цепи. Если заземление недостаточно эффективно, высокочастотные напряжения на корпусе КРУЭ могут достигать 50 кВ, что делает необходимым экранирование защитных, коммуникационных и управля­ющих кабелей, присоединенных к корпусу КРУЭ и отделение их от корпуса везде, где только возможно.

Появление на КРУЭ переходных повы­шений напряжения часто ставит вопросы безопасности персонала, имеющего доступ к подстанции. Однако переходное повы­шение напряжения представляет собой кратковременное неэнергоемкое явление, и до сих пор не было оснований предпола­гать, что оно напрямую опасно для персо­нала, работающего на КРУЭ.

Возникновение искр в местах разрывов во время коммутаций может вызвать испуг

354 Глава 10. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОМЕХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ

работников и тем самым причинить им вред. Следовательно, представляется целе­сообразным ввести предупреждения, огра­ничивающие доступ персонала во время коммутаций.

Проектирование заземляющих сис­тем КРУЭ. Контур заземления предназна­чен для создания пути малого сопротивле­ния для токов КЗ, а также для высокочас­тотных токов, возникающих из-за переход­ного повышения напряжения.

Перед проектированием контура необ­ходимо выяснить наибольший ток КЗ на землю, проводимость фунта и наибольший допустимый потенциал земли, после чего несложно рассчитать необходимое полное сопротивление заземления. Например, если наибольший допустимый потенциал сос­тавляет 650 В, а ток замыкания — 10 кА, полное сопротивление заземления должно быть менее 0, 065 Ом. Указания по этому вопросу имеются в многочисленных нацио­нальных и международных стандартах. Для оптимизации конструкции контура заземления написаны компьютерные про­граммы.

Обычно на открытых ПС обеспечить достаточно низкое сопротивление заземле­ния можно с помощью неизолированной медной рамки, проложенной по периметру НС, и внутренними проводниками для под­ключения различных элементов оборудова­ния. Однако меньшая площадь, занимаемая КРУЭ, приводит к тому, что размеры кон­тура будут меньше и, следовательно, могут потребоваться дополнительные мероприя­тия.

Увеличение суммарной длины провод­ников, проложенных внутри одиночной рамки, снизит сопротивление сетки, но не прямо пропорционально увеличению длины (рис. 10.25).

Однако, стремление обеспечить частые и короткие соединения между близко рас­положенными элементами оборудования служит дополнительным стимулом для прокладки сетки высокой плотности.

Рис. 10.25. Различная структура сетки: а — суммарная длина проводников 55.2 м; относи­тельное сопротивление 0, 0518 Ом/(Ом*м) при час­тоте 50 Гц; 6 — суммарная длина проводников 138 м; относительное сопротивление 0, 0419 Ом/(Ом*м) при частоте 50 Гц

Если используется сплошное железобе­тонное основание, то соединение железной арматуры с контуром заземления безуслов­но приведет к снижению полного сопротив­ления заземления и обеспечит лучшее вы­равнивание потенциала внутри основания и по поверхности пола. Желательно, чтобы стержни арматуры были соединены друг с другом. Это мероприятие влечет за собой ряд практических затруднений, например необходимость осуществления заземления через бетонное основание и требование ис­ключения нежелательных контуров высоко­частотного тока. Возможно положить сетку сверху бетонного основания, но это увели­чит сопротивление заземления, потому что сетка не будет проложена в земле.

Снижение сопротивления заземления до допустимо малого значения невозможно с помощью описанных выше методов, поэ­тому для этой цели могут оказаться полез­ными вертикальные заземляющие стержни и химическая обработка грунта.

Расчетные сопротивления заземления могут быть получены с помощью эмпири­ческих формул, приведенных в различных стандартах, тем не менее, рекомендуется проведение измерений по завершении строительства. В случае необходимости проводят дополнительные мероприятия.

Частые соединения корпуса КРУЭ с контуром заземления и то обстоятельство, что фазные оболочки также соединены