< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал 2(98) 2016 год

Кабельные линии

ОБСУЖДЕНИЕ

К обсуждению проблем, поднятых в статье А. Косорукова и К. Зайцевой, опубликованной на с. 23–25 в этом номере журнала и посвященной проблемам заземления колодцев транспозиции экранов КЛ среднего и высокого напряжения, присоединился Иван Владимирович Пуфаль, сотрудник инжиниринговой компании, работающей в области электроэнергетики.
Автор предлагает обсудить конкретные меры по устройству ЗУ и считает, что необходимы натурные испытания на действующих КЛ, которые позволят выработать решения, касающиеся защиты от напряжения прикосновения и шага.

Иван Пуфаль,
ведущий инженер
ООО «НПО «СПбЭК»,
г. Санкт-Петербург

КОЛОДЦЫ ТРАНСПОЗИЦИИ ЭКРАНОВ КЛ 6–500 кВ
Заземляющие устройства

Вопрос о выборе сопротивления ЗУ назрел давно. В российской НТД отсутствуют точные указания, а сложившаяся практика ведет к необоснованному увеличению стоимости строительства КЛ.

В своей статье А. Косоруков и К. Зайцева правильно отметили, что роль ЗУ сводится к обеспечению безопасности и координации изоляции. Насчет координации изоляции можно сказать, что слабым элементом здесь является ОПН, а согласно [1], по условиям работы ОПН при следовании правилу «100 В» сопротивление ЗУ должно быть не более 10–20 Ом.

Вопрос о допустимом уровне напряжения на разомкнутом конце остается открытым. Ведь если считать, что не принимаются меры по защите от косвенного прикосновения, то значение напряжения должно быть не более 50 В (п. 1.7.53 ПУЭ). А если считать, что необходимые меры принимаются, то уровень напряжения должен быть рассчитан по уровню напряжения прикосновения и соответственно напряжение на разомкнутом конце может быть намного выше 100 В. Однако думаю, что данный вопрос можно оставить в покое до решения более насущных проблем, а именно проблем безопасности.

Как подчеркнули авторы обсуждаемого материала, всё, что связано с электробезопасностью и заземлением, попадает в сферу деятельности Ростехнадзора, который на мое обращение по данному вопросу ответил: «Согласно Правилам устройства электроустановок (седьмое издание, далее – ПУЭ) при проектировании кабельных линий расчет заземляющего устройства коробок транспозиции экранов кабелей выполняется на нормальный режим работы кабеля. Для защиты на время аварийного режима, когда напряжение внутри коробки увеличивается, при проектировании должны быть предусмотрены мероприятия по защите от косвенного прикосновения (п. 1.7.51 ПУЭ).

При проектировании электроустановок напряжением до 1 кВ для дополнительной защиты от прямого прикосновения следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА (п. 1.7.50 ПУЭ)».

Отбрасывая не вполне ясный момент с установкой УЗО, можно определить, что необходимо выполнить защиту от прямого и косвенного прикосновения.

От прямого прикосновения в настоящее время защищены все применяемые на практике устройства транспозиции и заземления экранов.

ЗАЩИТА ОТ КОСВЕННОГО ПРИКОСНОВЕНИЯ

Итак, вопрос, вызывающий споры, возникает вокруг трактования мер по защите от косвенного прикосновения.

Одна из обязательных мер по обеспечению защиты от косвенного прикосновения – это заземление экранов кабелей и металлических конструкций (ящиков, креплений ящиков). Однако в НТД не прописано, как именно нужно выполнять заземление.

На практике в основном используются 4 вида заземления экранов кабеля:

при транспозиции экранов (обычно выполняется в отдельном колодце из железобетона, в специальных коробках (ящиках) транспозиции, через ОПН);
при заземлении экранов на подстанции (выполняется наглухо или через ОПН);
при заземлении экранов на трассе (обычно выполняется в отдельном колодце из железобетона, в специальных коробках (ящиках) заземления, наглухо или через ОПН);
при заземлении экранов на опоре ВЛ (выполняется наглухо к ЗУ или через специальные коробки (ящики) заземления наглухо).

При этом кабельные линии бывают разного напряжения (6–500 кВ), и ряд правил, легко применимых к линиям одних классов напряжения, совершенно не подходит линиям других классов напряжения. Поэтому рассмотрим только КЛ 110–500 кВ как линии с одинаковыми требованиями к ЗУ.

Для КЛ напряжением 110–500 кВ размещение переходного пункта на опоре – достаточно затратное мероприятие и стоимость ЗУ в целом не сильно сказывается на стоимости КЛ. Поэтому предлагается для переходных пунктов делать ЗУ с сопротивлением не более 0,5 Ом, выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов, осуществлять покрытие площадки под опорой щебнем и делать ограждение переходной опоры.

Все эти мероприятия направлены не только на повышение безопасности заземления экранов, но в первую очередь на безопасность всей конструкции, как с точки зрения электробезопасности, так и с точки зрения акцентирования внимания граждан на опасности об ъекта и снижения возможных вандальных действий.

Для объектов, расположенных на ПС, эта проблема в общем отсутствует, так как ПС должна быть заземлена с сопротивлением ЗУ не более 0,5 Ом по умолчанию и должны быть выполнены мероприятия по выравниванию потенциалов.

РАСЧЕТНЫЕ СЛУЧАИ

Для коробок транспозиции и заземления КЛ, расположенных по трассе, существуют два расчетных случая:

Нормальный режим работы. Если использовать правило «100 В», то согласно п. 1.7.101 ПУЭ сопротивление ЗУ должно быть не более 8 Ом. При этом опыт эксплуатации многочисленных ТП, расположенных в густонаселённых городских массивах, показывает на допустимый уровень всех параметров, в том числе и напряжения прикосновения, и шагового напряжения. Авторы двух предыдущих материалов приходят к таким же выводам.
Аварийный режим. В аварийном режиме на разомкнутом конце экрана (ОПН) наводится напряжение. Уровень этого напряжения ограничивается электрической прочностью внешней изоляции кабеля и муфты. А это минимум 10 кВ. Однако, руководствуясь п. 1.7.89 ПУЭ, ограничим допустимое напряжение уровнем не более 5 кВ, для того чтобы не выполнять меры по предотвращению выноса опасных потенциалов за пределы электроустановки. В аварийном режиме с глухозаземленным концом экрана опасность представляют токи КЗ, стекающие с экрана по ЗУ.

Помимо выполнения защитного заземления для защиты персонала, обслуживающего колодцы с ящиками заземле- ния и транспозиции, следует выполнить выравнивание потенциалов внутри железобетонных колодцев либо использо- вать пластиковые колодцы для транспозиции экранов кабелей, а также коробки транспозиции с корпусом из стеклопластика.

Использование полимерных колодцев транспозиции и стеклопластиковых коробок транспозиции полностью исключает риск случайного прикосновения к токоведущим частям (при закрытых местах подключения ЗУ к коробке) и позволяет более безопасно проводить обслуживание электрооборудования при установке в одном колодце двух или более коробок заземления. Еще одно преимущество пластиковых колодцев – полная гидроизоляция.

Кроме того, при использовании пластиковых колодцев исключается возможность появления напряжения прикосновения для людей, находящихся снаружи колодца на поверхности земли.

С колодцем, выполненным из железобетона, ситуация в плане безопасности сложнее. Несмотря на выполнение гидроизоляции, зачастую колодцы находятся в подтопленном, а иногда и в затопленном состоянии. Для защиты в таких колодцах несомненно требуется расчет напряжения прикосновения.

Но для проведения таких расчетов следует разработать методику. Ведь ответов на вопросы (как именно считать, в каких точках), возникающие у проектировщиков, будет достаточно много, так же как и различных мнений. К примеру, не совсем понятно, как А. Косоруков и К. Зайцева определяют напряжение прикосновения на крышке люка. Какая часть тока стекает через крышку люка? Ведь она не связана металлической связью с арматурой колодца и как минимум имеется переходное сопротивление между люком и колодцем. Если рассматривать железобетонный колодец и крышку люка как ЗУ, то, если человек стоит на поверхности колодца (принимаемого в расчете как ЗУ) и касается крышки люка, напряжение прикосновения равно нулю.

При этом отвергаемые расчеты шагового напряжения, которое трудно поддается определению расчетным способом, по-настоящему важны. При использовании и изолированных колодцев, и железобетонных колодцев ток, стекающий с ЗУ, будет создавать перепад напряжения, который может привести к появлению электротравм. Конечно, размещение колодцев под асфальтированными дорогами снимает эту проблему, но не всегда удается разместить колодец в «теле» дороги. А выполнять щебенение газонов как минимум странно и требует обоснования.

ВЫВОДЫ

При заземлении экранов на переходных опорах ЛЭП необходимо делать ЗУ с сопротивлением не более 0,5 Ом, выполнять выравнивание потенциалов, щебенение площадки под опорой и устанавливать ограждение вокруг опоры.
При заземлении экранов на ПС следует выполнять присоединение к ЗУ ПС с сопротивлением не более 0,5 Ом.
При заземлении вокруг колодца нужно выполнять замкнутый контур заземлителя на расстоянии 1 м от границ колодца.

Для окончательной выработки решений, касающихся напряжения прикосновения и шагового напряжения при заземлении экранов, необходимо провести натурные испытания на действующих КЛ в нормальных режимах и экспериментальные исследования в лабораторных условиях на токи КЗ. Математическое моделирование методом конечных элементов может значительно снизить количество требующихся экспериментов, но в любом случае необходимы экспериментальные подтверждения.

Следует также проанализировать требования к ЗУ экранов для напряжений 6–35 кВ, так как себестоимость таких линий более чувствительна к дополнительным затратам, спектр видов заземления нейтрали трансформаторов шире, а массовость применения таких КЛ требует более детального подхода.

ЛИТЕРАТУРА