МЕТОД ИСПЫТАНИЙ И КОТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.
Проверка конструктивного выполнения заземляющих устройств.
Проверка соответствия проекту конструктивного исполнения заземляющего устройства проводиться визуально или методом электромагнитной диагностики.
Визуально проверка соответствия проекту конструктивного выполнения ЗУ проводиться после монтажа до присоединения природных заземлителей и заземлительных элементов и до засыпания грунта.
Проверку следует выполнять визуальным осмотром элементов заземляющего устройства. Сечения и проводимости элементов ЗУ должны отвечать проектным данным и требованиям ПУЭ.
Проверку соответствия конструктивного исполнения ЗУ выполняют методом электромагнитной диагностики, используя измерительный комплекс серии КДЗ-1У на работающей подстанции без раскрытия грунта:
определяют реальное расположение искусственных и природных заземлителей заземляющего устройства;
определяют наличие или отсутствие соединений в местах пересечения продольных и поперечных горизонтальных заземлителей ЗУ;
определяют глубину залегания горизонтальных заземлителей ЗУ;
определяют наличие связей оборудования с заземляющего устройства и путей растекания токов с оборудования во время ударов молнии и КЗ;
находят обрывы (при наличии) заземляющих спусков оборудования в земле.
Проверка соединения заземлителей с заземляющими элементами, соединений природных заземлителей с заземляющими устройствами.
Значение сопротивления (наличие цепи) таких заземляющих элементов не нормируется и обычно устанавливает 0,05-0,1 Ом. Наличие цепи проверяют измерением сопротивления измерителем сопротивления заземления типа Ф 4103-М1 или устройствами других типов аналогичного назначения (МС-08, М-416 и т.п.) или методом амперметра-вольтметра.
Один провод от прибора присоединяется при помощи самоочищающейся струбцины непосредственно к заземлению, а другой – при помощи самоочищающейся струбцины с изолированной ручкой к корпусу оборудования, которое испытывается.
Измерение напряжения прикосновения на территории электроустановки.
Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками при одновременном прикосновении к ним человека. Значение напряжения прикосновения будет прямо пропорционально значению тока КЗ, который протекает в момент прикосновения.
Напряжение прикосновения в электроустановках, в которых ЗУ выполнено по нормам на напряжение прикосновения (в цепях с большими токами КЗ), измеряется при присоединённых природных заземлителях. Напряжение прикосновения необходимо измерять в контрольных точках, для которых эти значения определено при помощи расчёта во время проектирования. С целью накопления информации в базе данных для диагностики состояния ЗУ рекомендуется проводить измерение напряжения прикосновения также на рабочих местах (в этих местах в момент прикосновения персонала к оборудованию и конструкциям могут произойти КЗ) и на других потенциально небезопасных местах.
Для измерения напряжения прикосновения используются приборы типа ПИНП или ЭКО-200 или другие приборы, которые имеют разрешение на применение, или измерительный комплекс серии КДЗ-1У.
Во время измерений напряжения прикосновения имитируется протекание тока замыкания через заземление оборудования и токовый вспомогательный электрод, а напряжение прикосновения измеряется между местом размещения ног человека (пластина – потенциальный вспомогательный электрод П) и точкой его возможного касания к оборудованию (рисунок 1), которое имеет повреждение, нарушение изоляции и т.п.
Место КЗ
Рисунок 1Схема измерительных цепей во время определения напряжения прикосновения на рабочем месте.
А, V – амперметр и вольтметр; П – потенциальный вспомогательный електрод; Т – токовый вспомогательный електрод; Rл – резистор, который имитирует сопротивление тела человека; ЗО – заземлённое оборудование; ЗУ – заземляющее устройство; D – наибольшая диагональ заземляющего устройства.
Измеренное напряжение корректируется с учётом сопротивления тела человека (Rл 1 кОм для установок выше 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в приборах ЭКО-200 и ПИНП такой резистор встроен) и сопротивление основы (место под пластиной, которое имитирует стопы ног человека).
Сопротивление основы рекомендуется определить для каждой точки измерения. Сопротивление основы измеряется мегомметром. Пластина (потенциальный вспомогательный электрод), который имитирует стопы ног человека, имеет размер 25 см Х 25 см, нагружается и размещается приблизительно на расстоянии 1 м от оборудования (рисунок 2).Основу под пластиной нужно выровнять и увлажнить.
Напряжение прикосновения вычисляется по формуле:
Uприк.=(Uизм.*IКЗ расч.)/Uизм.
где Uприк. – напряжение прикосновения при расчётном токе КЗ, В;
Uизм. – измеренное напряжение прикосновения при токе в измеряемой цепи,
который равняется Iизм., В;
IКЗ расч. – расчётный для ЗУ ток КЗ, А.
Рисунок 2Схема измерения сопротивления основы.
Ω – мегомметр на 1000 В; П – потенциальный вспомогательный электрод (пластина); ЗО – заземлённое оборудование; ЗУ – заземляющее устройство.
На точность измерений могут значительно влиять посторонние токи в земле (блуждающие токи, а также обусловленные рабочим режимом электроустановки токи, которые стекают с заземлителя в землю). Поэтому во время измерений необходимо выяснить наличие посторонних токов в земле, принять, по возможности, мероприятия к их уменьшению (например, выключить электросварку) или обеспечить напряжение на заземлителе от измерительного тока, хотя бы, в 10 раз большую, нежели напряжение, обусловленное посторонними токами.
Напряжение помех следует определить по показаниям вольтметра V при включённом источнике питания измеряемой цепи.
Проводники токовых и потенциальных цепей, выводы I1 (1) и Е1 (2) (рисунок 4) приборов к заземлённому оборудованию необходимо подключать отдельными струбцинами. Проводник токовой цепи присоединяется к месту возможного касания.
Потенциальная цепь от вывода Е2 (3) прибора присоединяется к пластине П. Вывод I2 (4) прибора присоединяется проводником к токовому электроду и имитирует токовую цепь, которое возникает во время замыкания на землю.
Во время измерений на подстанциях 110 кВ выводы Е1 и Е2 измерительного прибора должны быть зашунтированы резистором RЛ 1 кОм (кроме типов ЭКО-200 и ПИНП).
Напряжение прикосновения можно измерять и не на рабочем месте (рисунок 8). При этом проводник токовой цепи присоединяется к заземляющему проводнику ближайшего оборудования, по которому может протекать ток КЗ.
Место КЗ
Не менее 1,5 D
Рисунок 3Схема измерительных цепей во время определения напряжения прикосновения на нерабочем месте.
А, V – амперметр и вольтметр; П – потенциальный вспомогательный электрод; Т – токовый вспомогательный электрод; Rч – резистор, который имитирует сопротивление тела человека; ЗО – заземлённое оборудование; ЗУ – заземляющее устройство; D – наибольшая диагональ ЗУ.
Во время проведения измерений необходимо знать распределение токов КЗ на подстанции. Если большая часть тока КЗ возвращается к нейтрали трансформатора подстанции, которая проверяется, то токовым вспомогательным электродом может служить нейтраль трансформатора. В противном случае токовый вспомогательный электрод необходимо выносить за границы подстанции не меньше нежели на 1,5 – 2 D (D – наибольшая диагональ подстанции). Сопротивление токового вспомогательного электрода, как правило, не должно превышать сопротивление испытываемого заземлителя больше чем в 20 раз. Токовый вспомогательный электрод не должен размещаться вблизи подземных металлических коммуникаций (трубопроводов, кабелей с металлической оболочкой и бронёй) или железобетонных основ и фундаментов, которые имеют металлическую связь с испытуемым заземлителем или проходят вблизи него.
Если подстанция располагается на территории промышленного предприятия, на застроенной территории , то для уменьшения наведения напряжения рабочим током токовый электрод токовый электрод переносится не меньше чем на 200 м от подстанции и приблизительно на 100 м – от питающих ВЛ.
Напряжение прикосновения, измеренная в контрольных точках (в том числе и на рабочих местах и в других потенциально небезопасных местах, контролируемых дополнительно) не должна превышать гранично-допустимые напряжения прикосновения (таблица 3) в соответствии с ГКД 34.20.302-2002 при аварийных режимах электроустановок напряжением выше чем 1 кВ линий с заземлённой нейтралью.
Для электроустановок напряжением до 1 кВ с заземлённой или изолированной нейтралью и выше чем 1 кВ с изолированной нейтралью гранично-допустимые напряжения прикосновения не должны превышать напряжения согласно с ГОСТ 12.1.038-82.
Проверка напряжения на заземляющих устройствах при стекании с них тока замыкания на землю.
Расчётное напряжение для ЗУ электроустановок выше чем 1 кВ проверяется в линии с эффективно заземлённой нейтралью.
За обмеренным значением сопротивления ЗУ напряжение на ЗУ при стекании с них тока замыкания на землю рассчитывается по формуле
Uзу=КсRзуIз,
где Iз – ток однофазного замыкания на землю, А;
Кс – сезонный коэффициент сопротивления;
Rзу – сопротивление ЗУ, Ом.
Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю:
не ограничивается для ЗУ, с которых исключено вынос потенциала за границы строений и внешних ограждений электроустановок;
должна быть не больше чем 10 кВ, если принять меры относительно защиты изоляции кабелей связи и телемеханики, которые отходят, и заходят, которые исключают вынос потенциала за границы электроустановок;
должна быть не больше чем 5 кВ во всех остальных случаях.
Проверка коррозионного состояния элементов заземляющих устройств.
На ОРУ электростанций и подстанций коррозионное состояние заземляющего устройства проверяется выборочно с раскрытием грунта в местах, где заземлители наибольше подвержены коррозии, а также вблизи нейтралей силовых трансформаторов, автотрансформаторов, реакторов, короткозамыкателей, разрядников, ограничителей перенапряжений.
В ЗРУ осмотр элементов заземлителей с раскрытием грунта проводиться по решению технического руководителя электростанции или предприятия электросетей.
Количественная оценка степени коррозионного износа проводиться по участкам контролируемого элемента ЗУ измерениям характерных размеров (диаметр, толщина, ширина, глубина и площадь отдельных щербинок), которые зависят от вида коррозии. Эти размеры измеряются штангенциркулем.
Для выявления тенденции к коррозированию и прогнозирования срока службы заземлителей рекомендуется измерить электромеханический окислительно-восстановительный потенциал, удельное сопротивление земли и определить наличие блуждающих токов в земле существующими методами.
Элемент заземляющего устройства необходимо заменить, если разрушено больше нежели 50% его сечения.
Заземляющие проводники должны быть защищены от коррозии в соответствии с ГКД 34.20.507-2003 и ПУЭ. Открыто проложенные заземляющие проводники должны иметь защитную (отличительную) покраску чёрного цвета. На заземляющих спусках на границе земля-воздух в экологически неблагоприятных районах необходимо устанавливать термоусадочную трубку (не меньше чем 150 мм под землёй). В других районах как защитная мера на границе земля-воздух допускается применять и другие способы защиты (защитные оболочки, покраску на длину 70 см).
