Главная | Карта сайта

Защитные заземления

Защитные заземления предотвращают возможность попадания человека под напряжение (поражение током), что возможно в случае повреждения изоляции электрического оборудования или соприкосновения с оборванными проводами. Эти заземления — одно из важнейших средств обеспечения безопасности людей, которые при проведении работ могут случайно оказаться в опасной зоне.

Защитному заземлению подлежат все металлические наружные части и каркасы электротехнического оборудования, расположенного на территории подстанций, опоры контактной сети, металлические сооружения на железнодорожных линиях (например, мосты, путепроводы, светофоры).

В нормальных условиях работы доступные людям части этих устройств под напряжением не находятся. В случае нарушения изоляции электротехнического устройства внешние металлические части его оказываются под напряжением источника питания V (рис. 145, а). При отсутствии защитного заземления может произойти поражение током человека, попавшего под напряжение в момент прикосновения к поврежденной установке — так называемое напряжение прикосновения. Поражение током может произойти и в случае передвижения вблизи опасной зоны: на человека действует так называемое шаговое напряжение .

Когда напряжение попадает на наружные металлические части установки, по ним проходит ток, стекающий далее в землю. Площадь сечения массива земли, по которому идет ток, быстро увеличивается по мере удаления от места повреждения, а плотность тока резко падает. Вследствие этого падение напряжения и уменьшается в соответствии с кривой, изображенной на рис. 145, а; на определенном расстоянии (в точке В) оно не обнаруживается сколько-нибудь ощутимо.

Защитное заземление позволяет снизить до безопасного значения шаговое напряжение и напряжение прикосновения. При этом нормируется напряжение прикосновения, приложенное между рукой и ногами человека. Его допустимое значение существенно меньше, так как в этом случае ток протекает через область сердца.

На человека, коснувшегося незаземленной поврежденной установки, действует напряжение, равное разности ординат АА и XX. В случае прикосновения к заземленному оборудованию это напряжение значительно меньше: оно равно разности ординат аа и хх (рис. 145, б), поскольку установка находится под напряжением. Значение из тем меньше, чем меньше сопротивление устройства заземления.

Устройства заземления, или зазем-лители, служат для создания надежного пути тока с металлических наружных частей оборудования на землю в случае попадания их под напряжение. Главной частью заземляющего устройства является искусственный заземлитель, выполненный из проводника, обычно стального. По возможности используют и естественные заземлители — рельсы, водопроводные и металлические коммуникации и т. д.

Устройства заземления различаются в зависимости от объекта защиты (подстанции или сооружения на железнодорожных линиях), а также от рода тока — постоянный или переменный.

В качестве заземлителей на подстанциях переменного тока используют: искусственный заземлитель, называемый иначе контуром заземления подстанции, охватывающий практически всю территорию тяговой подстанции; рельсы подъездных либо главных путей станции или перегона, проходящие вблизи нее; другие металлические коммуникации.

Контур заземления подстанции выполняют в виде сетки из стальных полос или круглой стали и размещают недалеко от поверхности земли. При больших удельных сопротивлениях земли (песок) сетку дополняют специальными вертикальными элементами в виде труб или уголков длиной 3—5 м, привариваемых к ней по периметру. Если же и при этом не обеспечивается нормируемое значение напряжения прикосновения, сооружают выносные зазем-лители в виде вводимых глубоко в землю труб или же применяют на подстанции плохо проводящие искусственные покрытия (щебень, галька). Присоединения заземляющих проводников к оборудованию выполняются видимыми, преимущественно сварными или болтовыми. Каждый заземляющий элемент присоединяют к контуру заземления подстанции отдельным проводом.

Защитное заземление подстанции переменного тока одновременно является и рабочим, т. е. используется при нормальной эксплуатации оборудования. Примером рабочего заземления является преднамеренное соединение с землей нейтралей трансформаторов, что позволяет снизить уровень сопротивления изоляции силовых трансформаторов и сделать их более дешевыми. Заземления тяговых подстанций постоянного тока выполняют аналогично с той лишь разницей, что заземляющее устройство не используется в качестве рабочего, так как в этом случае ток, стекающий с контура заземления подстанций, будет вызывать его интенсивную коррозию. Аварийное подсоединение контура осуществляется в момент короткого замыкания в цепях 3 кВ выпрямленного тока через специальное реле земляной защиты.

Оборудование, расположенное в закрытой части подстанции постоянного тока, заземляют на два отдельных контура — переменного и постоянного тока. Эти контуры соединены с контуром заземления открытой территории подстанции.

Заземлителями опор контактной сети и других металлических сооружений на железнодорожных путях служат рельсы.

Заземления опор контактной сети могут быть индивидуальными и групповыми. Индивидуальные заземления выполняют из стального провода. Групповые заземления выполняют общим тросом для нескольких опор, расположенных на перегонах, установленных на пассажирских платформах или за ними, в горловинах станций и у воздушных промежутков, в зоне секционных разъединителей с моторными приводами дистанционного управления. Заземляющий провод присоединяют к рельсу или средней точке дроссель-трансформатора.

В наиболее ответственных случаях для большей надежности устанавливают двойные заземления. Двойным заземлением присоединяют к тяговым рельсам опоры контактной сети, расположенные у посадочных платформ, мест посадки и высадки пассажиров, где не имеется посадочных платформ, переездов и переходов, мест систематической погрузки и выгрузки грузов. Двойным заземлением также соединяют с рельсом опоры с разрядниками, секционными разъединителями, провода групповых заземлений, металлические мосты, путепроводы, пешеходные и сигнальные мостики независимо от места их расположения.

Если не принять соответствующих мер, то заземляющие провода будут способствовать прохождению тягового тока из рельсов в землю, т. е. образованию блуждающих токов. Чтобы избежать этого, заземляющие провода покрывают лаком. Между опорой и рельсом их прокладывают на полушпалах. Кроме того, в необходимых случаях для предотвращения электрокоррозии фундаментов опор в заземляющие провода включают так называемые искровые промежутки.

Нормально искровой промежуток электрически изолирует опору от рельсов. Он выполнен из двух-трех изолирующих слюдяных прокладок, размещаемых между двумя электродами, из которых один соединен с заземляющим проводом, другой — с заземляемой конструкцией. Пробивное напряжение искрового промежутка должно быть 800— 1200 В. Если произойдет перекрытие изолятора контактной сети, его пробой или случайное соприкосновение токо-ведущих частей контактной сети и металлической конструкции, напряжение на электродах искрового промежутка возрастет, он пробьется и конструкция заземлится на рельс. В результате сопротивление в цепи короткого замыкания контактной сети резко снизится, ток возрастет и на тяговой подстанции сработает соответствующая защита, отключив поврежденный участок контактной сети.

Обычно применяют искровые промежутки многократного действия. Устанавливают их на опорах и других конструкциях, подлежащих заземлению. Выбор места для них определяется сопротивлением заземления опор, значением положительного потенциала в зоне между рельсом и землей там, где находится опора. Искровые промежутки не устанавливают на опорах, на которых расположены приводы секционных разъединителей, а также на опорах, находящихся в общедоступных местах (пассажирские платформы и др.).

Чтобы предотвратить возникновение блуждающих токов в случае применения групповых заземлений, созданы специальные защиты. В нормальном режиме при таких защитах групповые заземлители отключены от рельсовой сети и, следовательно, цепь опора — рельс разорвана.