В Технический центр ZANDZ достаточно часто приходят запросы на расчёт заземляющего устройства с достаточно низким сопротивлением 0,25-0,5 Ом.
Часть этих объектов расчёта – это здания, расположенные в г. Москве, и имеющие встроенные трансформаторные подстанции подключённые к развивающейся сети 20 кВ. Особенностью данной сети является:
- увеличенное в два раза напряжение, позволяющее пропускать больше мощности;
- низкоомное заземление нейтрали, в отличии от сети 6, 10, 35 кВ имеющей изолированную нейтраль или нейтраль заземлённую через высокоомные резистор или дугогасящий реактор;
- необходимость селективного отключения однофазных замыканий на землю посредством защитной автоматики и снижение времени воздействия перенапряжений на изоляцию оборудования и сети, что увеличивает надёжность сети;
Данные аспекты очень подробно описаны в аналитической статье специалистов ПАО «Россети» и АО «Объединённая Энергетическая Компания» - «Нормирование условий обеспечения электробезопасности в распределительных городских электрических сетях напряжением 10-20 кВ с низкоомным заземлением нейтрали».
Проблема кроется в том, что, по сути, сеть 20 кВ представляет собой сеть среднего напряжения, но с другой конфигурацией соединения обмоток трансформатора. И если в сети 10, 35 кВ с изолированной нейтралью или нейтралью присоединённой через дугогасящий реактор, либо высокоомный резистор токи замыкания на землю достаточно низкие, то при организации низкоомного сопротивления нейтрали в сети 20 кВ токи протекающие через заземляющее устройство составляют порядка 1000-2000 А, что позволяет организовать селективную работу автоматики на отключение ОЗЗ.
И при попытке расчёта сопротивления заземляющего устройства согласно формуле из пункта 1.7.96 ПУЭ для сетей с малыми токами замыкания на землю:
R≤250/Iкз
где Iкз – расчётный ток замыкания на землю, А;
получается R=0,125-0,25 Ом – очень низкие значения сопротивления, сложно реализуемые на практике.
При следовании требований касающихся заземляющих устройств в сетях с эффективно заземлённой нейтрали и проведении расчётов (соответствие ЗУ к его сопротивлению, либо напряжению прикосновения, либо к ограничению напряжения на ЗУ) согласно пункту 1.7.88 ПУЭ получаются достаточно низкие значения сопротивления. Так пункт 1.7.90 ПУЭ устанавливает требование к сопротивлению ЗУ 0,5 Ом и данную величину достаточно просто достичь, например на открытом распределительном устройстве 110 кВ, но не в случае, когда требуется организовать заземляющее устройство в стеснённых городских условиях для закрытой трансформаторной подстанции 20/0,4 кВ, к тому же как правило встроенной в здание. В основном главным критерием низких значений сопротивления ЗУ служит необходимость соблюдения электробезопасности по величине допустимого напряжения прикосновения (установленного в ГОСТ 12.1.038-82), но, к сожалению, в актуальных НТД отсутствуют способы и методики расчётов напряжения прикосновения, позволяющие выполнить с достаточной точностью. Наиболее актуально использование ГОСТ Р 50571.4.44–2019 для нахождения допустимых значений напряжения возникающего в сети высокого напряжения на корпусе электрооборудования при повреждении. Но при выдаче условий для технического подключения энергоснабжающими организациями устанавливаются очень жёсткие требования в части сопротивления заземляющего устройства, основанные на вышеупомянутом разделе ПУЭ, касающегося сетей с изолированной нейтралью.
Решение
Проблема достижения низких значений сопротивления ЗУ имеет несколько решений:
- Применение комплектов электролитического заземления:
1.1. Большая эффективность при меньших габаритах заземляющего устройства.
Особенно это актуально в условиях городской застройки, при реконструкции существующих зданий, когда для монтажа заземляющего устройства имеется только ограниченное пространство так как работы по благоустройству уже проведены, либо если периметр здания перенасыщен другими инженерными коммуникациями.
1.2. Грунты имеют высокое удельное электрическое сопротивление.
Раствор электролита проникая через околоэлектродный заполнитель в окружающий электрод грунт снижает его удельное электрическое сопротивление, обеспечивая более эффективный отвод токов короткого замыкания в землю.
Монтаж электролитического заземления
- Использование контура заземления
Часто вновь вводимые подстанции новой сети 20 кВ являются частью комплексного строительства и встроены в достаточно большие по размерам строительные объекты, такие как торгово-развлекательные комплексы, бизнес-центры, жилые комплексы, состоящие из нескольких зданий и имеющие достаточно протяжённые контуры заземления.
2.1. Большие контуры заземления также позволяют достичь требуемую величину сопротивления, особенно в грунтах с низким удельным электрическим сопротивлением (суглинки, глины и так далее.
2.2. Также протяжённые контуры заземления позволяют снять вопрос с возникновением разности потенциалов при различных авариях, так как близко расположенные здания подключены к единому ЗУ.
- Использование естественных заземлителей
Проведение мероприятий позволяющих использование фундаментов здания в качестве естественных заземлителей:
- организация надёжных электрических связей между арматурными каркасами железобетонных конструкций, металлическими каркасами, обсадных труб свай и так далее.
- учтены возможные последствия протекания тока молнии и тока короткого замыкания, которые могут вызвать недопустимые механические нагрузки.
- при выполнении гидроизоляции не применялись синтетические материалы, так как при использовании таких материалов фундамент здания не может быть использован в качестве заземлителя молниезащиты.
- организованы выпуски из железобетонных изделий, к которым возможно подключение систем молниезащиты, заземления, уравнивания потенциалов.
Вышеперечисленные требования должны быть учтены на ещё на стадии проектирования и не всегда подходят для применения при проведении реконструкции или модернизации уже существующих объектов.
К недостаткам данного метода можно отнести:
- сложность расчётов;
- дополнительные, непрофильные объёмы работ для строительных бригад, занимающихся армированием и бетонными работами;
- сложность контроля и осмотра получившейся системы заземления.
- обратная засыпка железобетонных фундаментов осуществляется как правило песком имеющим достаточно высокое удельное электрическое сопротивление.
- Использование естественных заземлителей совместно с искусственными заземлителями
При возникновении ситуации, когда при помощи вышеупомянутого метода не удалось достичь требуемого сопротивления, можно добавить к ЗУ из естественных заземлителей либо электролитическое заземление, либо заземление на базе модульных комплектов и достичь необходимого результата.
Вам требуется выполнить проект по заземлению и молниезащите? Закажите его, обратившись в Технический центр ZANDZ!
Смотрите также:
