Как проводится определение технического состояния заземляющего устройства. Проверка состояния элементов заземляющих устройств электроустановок

Заземляющие устройства опор ВЛ состоят - из заземлителей, находящихся в грунте и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части опор с заземлителем.
В качестве заземлителей используют металлические проводники из круглой (диаметр не менее 10 мм) или из оцинкованной проволоки диаметром не менее 6 мм - их сечение должно быть не менее 35 мм 2 , и полосовой стали, трубы, уголки, а также находящиеся в грунте элементы оснований металлических и железобетонных опор (подножники, фундаменты, части стоек). Заземлители могут быть контурными, подфундаментными, глубинными, протяженными.
Проектные значения сопротивлений заземляющих устройств опор ВЛ приведены в табл. 30. Отклонения проектного значения сопротивления заземляющего устройства опоры не должны превышать 10%. Заземлитель должен быть заменен, если разрушено более 50% его сечения.
На ВЛ с деревянными опорами рекомендуется выполнять болтовое соединение заземляющих спусков на высоте 2...2,5 м от земли; на металлических и железобетонных опорах соединение заземляющих спусков может быть выполнено как сварным, так и болтовым.
Неисправности заземляющих устройств, которые возможно выявить внешним осмотром, это повреждения или обрывы заземляющих спусков на опоре и у земли; неудовлетворительный контакт в болтовых соединениях защитного троса с заземяющими спусками или телом опоры; неудовлетворительный контакт соединения заземлителя с телом опоры (арматурой железобетонной опоры); превышение сверхдопустимого значения сопротивления заземления опоры; отсутствие скоб, прикрепляющих заземляющие спуски к опоре; разрушение коррозией контура заземляющего устройства; выступа- ние заземлителей над поверхностью земли; дефекты в установке трубчатых разрядников на опорах, несоответствие размера внешнего искрового промежутка заданному, плохое закрепление рогов и др.

Арматура приставки (а) и опоры (б), у которых модернизированы заземляющие проводники:
1 - контур опоры (приставки; 2 - арматура; 3 - закладной электрод
Условные обозначения: С - место сварки; П - место крепления (привязки) электрода проволокой к арматуре; КВ - контактный вывод электрода заземления для защитного бандажа (КЗБ)
Железобетонные подножники, сваи и монолитные фундаменты значительно меньше подвержены разрушающему действию грунтовых вод, так как их металлические части защищены большим слоем бетона. В тех случаях, когда толщина защитного слоя бетона недостаточна - менее 30 мм, поверхность фундамента покрывают гидроизоляционным слоем битума, чтобы предотвратить ржавение арматуры подножников и свай.
У бетонных фундаментов чаще повреждается их надземная часть. В результате ударов чаще всего сельхозмашин об опоры происходят сколы бетона. Появление трещин в надземной части фундамента приводит к попаданию в них влаги, расширению трещин при замерзании влаги и последующему выкрашиванию бетона. Нарушение технологии изготовления монолитных фундаментов приводит к их расслоению, обрыву верхней части фундамента и падению опор. К откалыванию бетона приводит также попадание и замерзание влаги в открытых колодцах вокруг анкерных болтов. При появлении трещин и сколов бетона фундаменты ремонтируют.
Основным дефектом анкерных плит являются трещины в металлических скобах для крепления оттяжек опор. Эти трещины могут быть вызваны нарушением технологии изготовления этих скоб на заводе. Разрывы скоб, имеющих трещины, приводят к падению опор. Выявление таких трещин является весьма сложным делом в условиях эксплуатации. Здесь необходимы внимание и опыт персонала.
При вводе линии в эксплуатацию монтажная организация после окончания монтажа заземляющего устройства (ЗУ) передает в эксплуатационную организацию (ПЭС):
схему заземляющего устройства;
исполнительные чертежи заземляющего устройства;
протоколы измерений удельного сопротивления грунта, где смонтировано заземляющее устройство;
протокол измерения сопротивления заземляющего устройства.
Эти исходные данные вносят в паспорт заземляющего устройства, где указывают дату включения в работу ЗУ, величину сопротивления ЗУ и при последующих измерениях дату осмотров и ремонтов. Паспорт заземляющего устройства приведен в табл.
Требования к заземляющим устройствам. Заземлители BЛ, как правило, должны находиться на глубине не менее 0,5 м, а в пахотной земле - не менее 1 м. В случае установки опор в скальных грунтах допускается прокладка лучевых заземлителей непосредственно под разборным слоем над скальными породами при толщине слоя не менее 0,5 м. При меньшей толщине этого слоя или его отсутствии рекомендуется прокладка заземлитея по поверхности скалы с заливкой их цементным раствором.
Присоединение опор ВЛ к заземляющим устройствам выполняют болтовыми креплениями с помощью отрезков полосовой стали, приваренных у металлических опор - к ногам опоры, а у железобетоных - к специальным выводам или заземляющим проводникам (спускам), соединенным с арматурой опоры. На деревянных опорах заземляющие проводники на высоте 2...2,5 м от земли должны иметь разъемные болтовые соединения.
Для контроля заземляющего устройства выполняют: измерения его сопротивления не реже 1 раза в 12 лет; выборочная проверка со вскрытием грунта для оценки коррозионного состояния элементов заземлителя, находящегося в земле; проверка наличия и состояния цепей между заземлителем и заземляемыми элементами, соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством - не реже 1 раза в 12 лет; измерения напряжения
Таблица Паспорт №
заземляющего устройства
Проект выполнен
(наименование проектной организации)
Дата выполнения заземляющего устройства
Дата включения в работу
I. Основные данные
Место заложения заземления.
Характеристика грунта
Тип электрода Количество электродов шт
Размеры электрода: длина м; наружный диаметр мм
Глубина забивки (заложения) электродов м
Расстояние между электродами мм
Соединительные полосы: материал; ширина мм:
толщина мм
Глубина заложения полос контура мм
Примечани я:
II. Данные испытаний

Примечания:.
прикосновения в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения; проверка (расчетная) соответствия напряжения на заземляющем устройстве требованиям после монтажа, переустройства и капитального ремонта заземляющего устройства, но не реже 1 раза в 12 лет; в установках до 1000 В проверка пробивных предохранителей и полного сопротивления петли «фаза - нуль» - не реже 1 раза в 6 лет.
Измерения сопротивления заземляющих устройств на ВЛ выполняют после монтажа, переустройства и капитального ремонта; на ВЛ 110 кВ и выше при обнаружении на тросовых опорах следов перекрытия или разрушение изоляторов электродугой; на ВЛ 35 кВ и ниже - не реже 1 раза в 12 лет у опор с разъединителями, защитными промежутками, трубчатыми и вентильными разрядниками и у опор с повторными заземлителями нулевого провода - не реже 1 раза в 6 лет; выборочно на 2% железобетонных и металлических опор в населенной местности, на участках ВЛ с наиболее агрессивными, оползневыми, выдуваемыми или плохо проводящими грунтами - не реже 1 раза в 12 лет. Измерения выполняют в периоды наибольшего высыхания грунта или с учетом коффициентов высыхания грунта, приведенных в табл.
Значение поправочного коэффициента Кс

Глубина укладки заземлителей в обычных условиях составляет 0,5...0,8 м и определяется глубиной высыхания грунта в течение грозового периода. Все соединения в подземной части выполняются сваркой.
Для вертикальных электродов рекомендуется выбирать стальные трубы диаметром 30...60 мм и длиной 2...3 м, а для горизонтальных электродов - стальную ленту толщиной не менее 4 и шириной 20...40 мм или круглую сталь диаметром 10...20 мм.

Осмотр заземляющих устройств включает в себя проверку состояния контактных соединений заземляющих проводников, их крепления, степени воздействия на них коррозии, отсутствие нагрева. В установках напряжением до 1 000 В проверяют также состояние искровых промежутков и пробивных предохранителей. Внешний осмотр заземляющего устройства производится вместе с осмотром электрооборудования электроустановок.
При текущем ремонте заземлений производят замену неисправных элементов заземляющего устройства; затяжку ослабленных болтовых соединений; обновление окраски.
Капитальный ремонт заземлений, как правило, планируют заранее и проводят после тщательной подготовки к нему. Как исключение проводят внеочередные ремонты, необходимость в которых выявляется при измерениях, осмотрах и текущих ремонтах. При подготовке к капитальному ремонту изготовляют электроды заземления, заземляющие проводники, проверяют механизмы и приспособления, составляют график ремонта, проводят проверку знаний персонала и др. Сопротивление контуров заземления проверяют при подготовке в разное, в том числе и наиболее неблагоприятное, время года, так как измерения во влажном грунте и пересчет с помощью приближенных сезонных коэффициентов не всегда дают точные результаты, и при проверке зимой или в засушливый летний период сопротивление может оказаться чрезмерным. Снижение сопротивления заземлений до нормы достигается при капитальном ремонте устройством дополнительных электродов или нового заземляющего контура. При этом местонахождение и конструкцию контура заземления определяют по исполнительным чертежам и актам скрытых работ, поэтому техническую документацию, получаемую эксплуатационной организацией при приемке объекта в эксплуатацию, нужно хранить в течение всего срока его эксплуатации.
При планировании капитальных ремонтов рассчитывают примерный срок службы заземлителей, пользуясь результатами наблюдений за ними в конкретных условиях либо ориентировочными средними данными. Так, в обычных условиях, например на промышленных подстанциях, коррозия незащищенной стали заземлителей составляет в грунте в среднем примерно 2,5 мм за 10 лет. Следовательно, полосовая сталь толщиной 5 мм, ржавеющая с обеих сторон, за 10 лет полностью выйдет из строя, а за 5 лет потеряет половину своей толщины и массы. При толщине полосовой стали 4 мм такая потеря произойдет за 4 года, при толщине 6 мм - за 6 лет и т.д. Так же будут ржаветь и полки угловой стали и стенки труб.
Электроды заземления заменяют, не ожидая их полного разрушения, в сроки, определяемые местными инструкциями. Обычно замену осуществляют при уменьшении вдвое толщины полосовой стали или толщины стенки труб, что совпадаете уменьшением вдвое массы заземлителя. Для заземлителей из круглой стали расчет срока замены ведется по уменьшению не диаметра, а массы вдвое, что возникает значительно раньше. Согласно действующим нормам элемент заземлителя должен быть заменен, если разрушено более 50 % его сечения.
Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться его осмотры с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования. Осмотры с выборочным вскрытием грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, а также вблизи мест заземления нейтралей силовых трансформаторов, присоединений разрядников и ограничителей перенапряжений должны производиться в соответствии с графиком планово-профилактических работ (далее- ППР), но не реже одного раза в 12 лет. Величина участка заземляющего устройства, подвергающегося выборочному вскрытию грунта (кроме ВЛ в населенной местности), определяется решением технического руководителя потребителя.
Испытания заземляющих устройств проводят после окончания текущего и капитального ремонтов.
После текущего ремонта выполняют:

1. Проверку непрерывности цепи в проводниках, соединяющих элементы оборудования с заземляющим устройством, методом простукивания легким молотком заземляющих проводников в местах их соединения или ответвления для определения механической прочности.

Рис. 1. Схема измерения сопротивления заземляющих проводников прибором типа МС-08:
7-переключатель; 2-реостат потенциальной цепи; 3-красная черта на шкале; 4-зонд; 5 - вспомогательный заземлитель; Rx-испытуемое сопротивление заземления
2. Измерение переходного сопротивления заземляющих проводников между оборудованием и контуром заземления.
Измерение сопротивления заземляющего устройства с помощью измерителя заземления типа МС-08, в котором используется метод амперметра-вольтметра с применением вспомогательного заземлителя и потенциального электрода (зонда). Шкала прибора отградуирована с тремя пределами измерения: 0-1000, 0-100, 0-10 Ом. Измерения проводятся по схеме (рис. 1). При измерении больших сопротивлений зажимы Е\, /j соединяют перемычкой и присоединяют к испытываемому заземлители) Rx, а для исключения погрешности, вносимой соединительными проводами, используют другую схему (рис. 2). Для создания нагрузочной цепи на некотором расстоянии от него в землю забивается вспомогательный заземлитель 5 (см. рис. 1). Зонд 4 нужен для измерения падения напряжения в заземлителе в зоне нулевого потенциала.

Рис. 2. Схема измерения сопротивления заземляющих проводников прибором МС-08 с большой точностью
Для уменьшения погрешности при измерениях вспомогательные электроды (зонд и вспомогательный заземлитель) должны располагаться между собой и испытательным заземлителем на определенном расстоянии (рис. 3). Эти расстояния составляют:
а) сложный заземлитель (рис. 3, а):

б) сложный заземлитель, однолучевая схема (рис. 3 ,6)\

в) одиночный заземлитель (рис. 3, в):

г) сосредоточенный заземлитель (рис. 3, г):

Рис. 3. Взаимное расположите испытуемого заземлителя и вспомогательных электродов и минимальные расстояния между ними: а - сложный заземлитель, двухлучевая схема; б - то же, однолучевая схема; в - одиночный заземлитель; г-сосредоточенный заземлитель; D -диагональ контурного заземлителя; X-испытуемый заземлитель; 3 - зонд; В - вспомогательный заземлитель
При малом сопротивлении испытываемого заземляемого устройства длинные соединительные провода измерительной схемы могут внести значительную погрешность в результаты измерений, поэтому в этих случаях рекомендуется подключать заземлитель X двумя отдельными проводами от зажимов прибора 1Х и Е1.
Измерение полного сопротивления петли «фаза - нуль» в установках напряжением 1000 В с глухим заземлением нейтрали. Для проверки соответствия заземляющих устройств требованиям защиты цепи при аварийных режимах необходимо измерять величину полного сопротивления всей цепи тока КЗ, при этом автоматически учитываются все факторы, от которых это сопротивление зависит, включая проводимости всякого рода параллельных путей прохождения тока замыкания-металлоконструкций, оболочек, кабелей и т.п.
Наиболее просто измерить сопротивление цепи «фаза-нуль» при отключенной линии. Сначала измеряют сопротивление цепи Zn отточек М\ Wи Кдо точки Z5 без учета сопротивления трансформатора (рис. 4) методом амперметра и вольтметра. Измерение проводят с подачей пониженного напряжения 12 или 36 В понижающего трансформатора Т2, который включают по возможности ближе к рабочему трансформатору, чтобы учесть сопротивление всей сети. Напряжение в испытываемой цепи для регулирования величины тока поднимают постепенно, для чего в цепи трансформатора устанавливают реостат RR. Естественные проводники от сети заземления не отсоединяют. Предварительно проверяют сопротивление изоляции испытываемой линии и в случае необходимости устраняют дефекты.
Для проверки расплавления плавной вставки предохранителя F1 (или отключения автоматического выключателя) производят искусственное замыкание в точке 1 на корпус аппарата при отключенном рубильнике S1. Для проверки сгорания плавной вставки предохранителя F2 такое же замыкание на корпус делают в точке 3 как более удаленной, чем точка 2. После подачи напряжения в цепь измеряют ток /изм и напряжение UH3M для каждой точки. Сопротивление цепи «фазный - нулевой» провод от точек М; W; Vдо точки Р определяют по формуле
(3.18)

Рис. 4. Схема измерения сопротивления цепи «фаза-нуль» с отключением
оборудования
Чтобы вычислить ток однофазного замыкания, определяют расчетное сопротивление трансформатораиз таблиц, после чего, зная величины Z" и, определяют ток однофазного замыкания:

Поскольку измерение проводится при отключенной нагрузке, в результаты подсчета вносят поправки: в качестве фазного напряжения принимают 0,95 Uф (чтобы учесть его реальное снижение при нагрузке); для учета переходного сопротивления в месте замыкания и погрешности приборов вводят понижающий коэффициент, примерно равный 0,9.
Таким образом, расчетная формула имеет вид:

Для обеспечения надежности работы защиты наименьший ток однофазного КЗ /3 должен в несколько раз превышать ток ее срабатывания. Поэтому величина тока /3 должна удовлетворять условию

где /н _ номинальный ток плавной вставки, А;
к-коэффициент, равный для плавких вставок не менее 3, для автоматических выключателей - 1,4.
После капитального ремонта контура заземления выполняют проверку состояния пробивных предохранителей в установках напряжением до 1000 В и искровых промежутков в цепи отсоса РУ-3,3 кВ.
Пробивные предохранители устанавливают непосредственно на крышках баков силовых трансформаторов. Один контакт предохранителя присоединяют к выводам обмоток низшего напряжения, другой - к баку трансформатора. Предохранитель рассчитан на ток до 220 А продолжительностью 30 мин. Пробой предохранителя происходит в отверстиях прокладки по воздушному промежутку при напряжении 350-500 В (U до 220 В) и 700-1000 В (U до 500 В).
Проверку состояния пробивных предохранителей начинают с внешнего осмотра предохранителя. Если на контактной поверхности предохранителя обнаружены подгары, их зачищают напильником. Проверяют исправность слюдяной прокладки. Поврежденную прокладку заменяют. Толщина слюды, определяющая уровень пробивного напряжения, должна быть 0,08-0,02 мм при номинальном напряжении до 220 В и 0,21 ± 0,03 мм при напряжении до 500 В.
Исправность искровых промежутков, включенных между отсосом и внешним контуром заземления на тяговых подстанциях постоянного тока, контролируют электролампой, включенной параллельно промежуткам. Погасание лампы указывает на пробой.
На тяговых подстанциях переменного тока проверяют целостность цепи рельсов подъездных и станционных путей со стыковыми соединителями и путевыми дросселями связи с контуром заземления подстанции.