пз (1234768), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

В качестве засыпки пространства вокруг электрода в системе заземления «Бипрон» используется минеральный активатор грунта «МАГ2000». Данная комбинация в условиях высокоомных грунтов повышает работоспособность всей системы более чем в десять раз, что приводит к значительному снижению общей металлоемкости контура заземления. Это, в свою очередь, ведет к существенному сокращению трудозатрат на монтаж и обслуживание. Срок службы заземлителей «Бипрон» – более 30 лет.

Замена грунта вокруг электрода в системе «Бипрон» на материал с высокой электропроводностью уменьшает начальное сопротивление электрода к земле. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе.

4.1 Заземляющие электроды ERICO

Электроды ERICO созданы специально для грунтов, обладающих высоким удельным сопротивлением (скальный грунт, песок, вечномерзлый грунт и пр.). В таких грунтах обычно затруднено или принципиально невозможно использование классического способа заземления.

Данный электрод представляет из себя медную трубу с отверстиями, в которую засыпается электролитическая соль. Соли, приникая в окружающий грунт, повышают его электропроводность. Кроме того, электролитическая соль предотвращает промерзание вечномерзлого грунта вокруг электрода, [11].

Основные возможности:

• химические заземляющие электроды ERICO обеспечивают снижение проводимости грунта, путем рассеивания в нем электролитической соли через отверстия в электродах;

• возможность создания заземляющих устройств с низким сопротивлением растекания в грунтах с высоким удельным сопротивлением (скальный грунт, песок и др.);

• постоянное сопротивление заземляющего устройства, не зависящее от сезонного изменения атмосферных и климатических условий содержания влаги в грунте;

• высокая коррозионная стойкость всего заземляющего устройства;

• электроды обеспечивают эффективное рассеивание токов молнии и токов короткого замыкания;

• для создания заземляющих устройств для системы молниезащиты, позволяющих наиболее эффективно рассеивать токи молнии и контролировать направление их стекания дополнительно возможно оснащение электродов горизонтальными радиальными заземлителями;

• два типа химических электродов – вертикальный и горизонтальный (Lобразный), применяемый там, где вертикальное бурение является экономически нецелесообразным;

• заменяют традиционные заземляющие устройства, требующие для размещения, большие площади для размещения, благодаря возможности монтажа в стесненных условиях (необходимое рабочее пространство составляет всего 23 м² площади);

• электроды представляют собой медные трубы диаметром 54 мм, толщиной стенки 2,1 мм, наполненные натуральной электролитической солью;

• выпускаются стандартные цельные электроды длиной 3,05; 3,66; 4,57 и 6,10 м, а также резьбовые электроды, позволяющие с помощью секций длиной 3,05 м увеличивать общую длину электрода.

Для достижения низкого, минимально зависящего от характера грунта и стабильного в течении длительного периода времени сопротивления растекания рекомендуется применять систему заземления, включающую:

• химические заземляющие электроды ERICO, заполненные проводящей электролитической солью, обеспечивающей снижение проводимости окружающего электроды грунта;

• глина на основе Бентонита, являющееся натуральным материалом с низким сопротивлением. Глина помещается на дно скважины, в которую погружается электрод;

• порошок GEM, помещаемый в скважину вокруг электрода по его длине;

• инспекционный лючок для обеспечения доступа к электроду и его вентиляции;

• соединение электрода с заземляющим проводником с помощью экзотермической сварки. Заземляющее устройство на основе химических заземляющих электродов ERICO может использоваться в качестве функционального, рабочего заземления или заземление молниезащиты.

В районах с вечномерзлым грунтом существуют сезонные изменения состояния почвы. За летний период происходит оттаивание верхнего слоя (от 1 до 10 метров  в зависимости от широты и характера климата). Грунт в таком слое имеет такие же свойства, как и грунт в районах с умеренным климатом. Соответственно в зимний период, когда почва замерзает, ее сопротивление резко повышается, как показано на рисунке Г.1 (приложение Г).

Например, при средней температуре 20 °С, илистый грунт с глинистыми включениями и малым содержанием пылеватых песков, имеет удельное электрическое сопротивление 50 Ом∙м.

Известны два способа достижения низкого сопротивления грунта в условиях вечномерзлых грунтов.

Стандартный заземляющий электрод в грунте с удельным сопротивлением 50 и 700 Ом∙м приведен в таблице Г.1 (приложение Г).

Каждая технология эффективна посвоему, однако совместное использование этих методов удваивает их эффективность. Первый способ заключается в добавлении в грунт рядом с электродом электролитных минеральных солей.

Это предотвращает замерзание грунта вокруг заземлителя, делает почву более электропроводной, как показано на рисунке на рисунке Г.2 (приложение Г).

Исследования, выполненные инженерным корпусом вооруженных сил США на Аляске, показывают, что химически обработанная таким образом почва вокруг электрода понижает сопротивление электрода до 90 %, предотвращая промерзание грунта и повышая его проводимость, как показано на рисунке Г.3 (приложение Г).

Второй способ - замена грунта вокруг электрода – материалом с высокой электрической проводимостью. Это уменьшает рост сопротивления по мере промерзания грунта, т.к. сопротивление почвы возрастает пропорционально ее базовому исходному значению. Идеальной, с точки зрения проводимости является смесь материала на основе графита и материала на основе глины.

Графитовый компонент обеспечивает высокую проводимость, в то время, как глина удерживает влагу рядом с электродом. Эта влага (когда она не мерзлая) способствует уменьшению сопротивления электрода к земле. Используя данные из выше описанного примера при удельном сопротивлении грунта 50 и 700 Ом∙м можно увидеть, что всего несколько электродов достаточно для желаемого результата, представленного в таблице Г.2 (приложение Г).

Самый простой путь совместного применения этих двух приемов  это использовать электрод, заправленный минеральной солью, установив его в замененный грунт.

Замена грунта вокруг электрода на материал с высокой электропроводностью уменьшит начальное сопротивление электрода к земле и удержит окружающую влагу. С течением времени, минеральные соли, проникая в окружающий грунт, предохранят замененную грунтовую добавку от промерзания. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе. Рассматривая все тот же пример, с грунтом с удельным сопротивлением 50 и 700 Ом∙м можно увидеть, что требуется еще меньше электродов для достижения желаемого сопротивления грунта в 25 Ом, согласно таблице Г.3 (приложение Г).

Подводя итоги можно сказать, что химический заземляющий электрод с наружным диаметром 67 мм для увеличения площади контакта с землей, заправленный смесью минеральных солей, используется совместно с электропроводным материалом, изготовленным из смеси графита и глины. В условиях вечной мерзлоты значительно уменьшает электрическое сопротивление грунта и повышает работоспособность всей системы.

Данный материал, кроме того, может быть использован в качестве замены окружающего грунта для электродов любого типа, включая, вертикальные заземляющие стержни, заземляющие кабели и т. п.

Производитель гарантирует бесперебойную работу заземлителя в течение всего срока эксплуатации не менее 30 лет, [12].

4.2 Современные методы оценки состояния заземляющих устройств

Заземляющие устройства (ЗУ) подстанций – важнейшая часть их конструкций, от технического состояния, которой зависит надёжность работы электрооборудования и личная безопасность обслуживающего персонала.

Одна из тенденций современного развития энергетики – рост токов однофазных коротких замыканий на понизительных подстанциях – обуславливает обеспечение выполнение функций заземляющей сетки на протяжении всего срока эксплуатации.

Однако необходимо отметить, что в силу сложившейся в последние десятилетия в России экономической ситуации приоритетным является не строительство новых, а реконструкция существующих объектов. При этом, как правило, многие длительно прослужившие контурные ЗУ находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, несоответствующее требованиям. Поэтому проблема эксплуатационного контроля в настоящее время чрезвычайна, актуальна и обусловлена она повышением безопасности и эффективности работы подстанции.

Специфика работы заземляющих устройств заключается в том, что ЗУ длительное время находится под влиянием крайне неблагоприятных условий. Многофункциональность ЗУ обуславливает наличие многих разрушающих факторов, воздействующих на заземляющее устройство: (протекание по контуру импульсных токов молнии; токов короткого замыкания; воздействие высокочастотных переходных процессов в ОРУ: протекающие тяговые токи, изменяющиеся в широких пределах, создают значительные разности потенциалов между элементами заземления, ведущие к возникновению уравнительных токов.) Помимо перечисленных, контур ЗУ подвергается влиянию геофизических факторов агрессивной окружающей среды (интенсивное коррозионное воздействие, пучинность). Ситуация усугубляется тем, что в практике может иметь место некачественный монтаж ЗУ (занижения сечения, некачественная сварка заземлителей и заземляющих проводников, игнорирование вопросов защиты от коррозии), а также недостаточность необходимых мероприятий в процессе эксплуатации для поддержания технического состояния заземляющего устройства на должном уровне.

Но качественный эксплуатационный контроль во многом компенсирует недоработки теории, недостаточные проектные решения, строительные и монтажные ошибки, позволяющее модернизировать заземляющие устройства действующих электроустановок, приспособить их к современным требованиям с минимальными затратами сил и средств.

До настоящего времени на практике фактическое соответствие контура заземляющего устройства всем требованиям однозначно можно было определить лишь на этапе ввода заземляющего устройства в эксплуатацию путем визуального осмотра и необходимых измерений. Но в процессе эксплуатации контролировать техническое состояние заземляющего устройства значительно сложнее ввиду изменяющихся со временем его параметров. Диагностика заключалась в следующем. Периодически производились испытания контура, сроки которых определялись Правилам технической эксплуатации и отраслевыми правилами. В ходе испытаний измерялись следующие параметры: сопротивление заземляющего устройства; напряжение прикосновения; распределения потенциалов на поверхности Земли. Для оценки коррозионного износа элементов заземляющего устройства на практике повсеместно применялся метод «выборочного вскрытия грунта». Очевидно, что для оценки фактического состояния заземляющего устройства этих данных недостаточно.

В наши дни с развитием приборного парка и появлением современных цифровых устройств диагностики трудами ученых, исследователей и практиков сформулировано и решено большинство задач, связанных с диагностикой состояния, и электромагнитной совместимости устройств заземления.

Применяемые экспериментальные методы диагностики позволяют:

• определять реальную трассу прокладки и глубину залегания искусственных и естественных заземлителей;

• измерять импульсные сопротивления систем заземления оборудования и молниезащиты на подстанциях;

• оценивать электромагнитную обстановку на объектах;

• определять места выноса высокого потенциала за территорию понизительной подстанции;

• измерять сопротивления заземляющего устройства опорных линий ЛЭП без отсоединения грозозащитного троса;

• определять состояние внутреннего контура заземления;

• определять наличие вертикальных элементов контура заземления;

• определять контакт между вертикальным элементом и сеткой контура заземления.

В связи с этим разработан комплекс программ для анализа и проектирования устройств заземления и молниезащиты с учетом требований электромагнитной совместимости [14]:

• «Сток». Программа предназначена для моделирования ЗУ любой сложности, включающих систему шин в воздухе, сеть проводников в грунте и объёмные заглублённые тела.

• «INTERFERENCES». Программа предназначена для моделирования импульсных электромагнитных помех и перенапряжений в разветвлённых кабельных линиях.

• «Прогноз». Программа для моделирования протекания токов.

• «Protection zones». Программа моделирует защитные зоны стержневых, тросовых, сеточных молниеотводов, а также металлических крыш.

Существует широкий спектр устройств диагностики ЗУ, включающий в себя измерителя сопротивления заземлителей (MRU120, MRU200, Ф4103М1); измерительные комплексы КДЗ1; НК1;НКП1; НК2, предназначенные для диагностики ЗК, измерения импульсного сопротивления молниеотводов и опор, для имитации ударов молнии; трассоискатели; измерители напряжения прикосновения и тока короткого замыкания; индукционные датчики.

В новой редакции сохранен двойственный подход к проектированию ЗУ - по норме на сопротивление ЗУ (при соблюдении требований к сотке ЗУ и максимального напряжения на ЗУ) и по напряжению прикосновения. Сопротивление ЗУ в любое время года не должно превышать 0,5 Ом.

Контроль за выполнением этого пункта на практике приводят путем измерения, преимущественно в летнее время, в соответствие с отраслевыми правилами. Измерение производят с помощью измерителей сопротивления. Существует большое множество данных приборов, производимых как в нашей стране, так и за рубежом, а потому предлагается рассмотреть лишь прибор для измерения, а именно Ф4103 с разработкой методики измерение сопротивления заземляющих устройств.

Данная методика предназначена для производства измерений сопротивлений заземляющих устройств, с целью оценки качества за­земляющих устройств сравнением измеренных величин сопротивлений с нормами. По данной методике выполняются также измерения сопротивлений заземляющих устройств молниезащиты. Методика распространяется и на измерения удельного сопротивления грунта, которое следует определять в качестве расчетного значения, со­ответствующего сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значения [6].

Для получения как можно более реальных результатов рекомендуется измерения производить в период наибольшего удельного сопротивления грунта. Сопротивление заземляющего устройства определяется умножением измеренного значения на поправочные коэффициенты, учитывающие конфигурацию устройства, климатические условия и состояние почвы. Для заземлителей, находящихся в промерзшем грунте или ниже глубины промерзания, введение поправочного коэффициента не требуется.

Характеристики

Список файлов ВКР