Системы заземлений устройств поста электрической централизации (ЭЦ)

Системы заземлений устройств поста электрической централизации (ЭЦ)

Введение

Продолжающаяся техническая реконструкция железнодорожного транспорта на основе электрификации и широкого внедрения устройств автоматики и телемеханики способствует улучшению условий труда железнодорожников. Внедрение новой техники и прогрессивной технологии на станциях позволило исключить некоторые опасные для человека технологические операции и значительно изменить характер трудовых функций многих работников. Все более увеличивается доля высококвалифицированных рабочих, в трудовой деятельности которых преобладают элементы инженерно-технического труда. Однако полностью исключить нахождение человека на путях станций и работу его в зоне с повышенной опасностью для здоровья и жизни в современных условиях не представляется возможным.

Большинство опасных и вредных производственных факторов воспринимаются органами чувств человека, поэтому их легко обнаружить и принять меры, чтобы предупредить последствия воздействия на организм. Некоторые из них (электрический ток, излучения и др.) не могут быть обнаружены органами чувств, это увеличивает опасность поражение.

Система распределения и потребления электроэнергии на железнодорожном транспорте при соблюдении норм и правил охраны труда почти исключает возможность поражения электрическим током. Защитное заземление сводит риск опасности для человека, при работе с электроустановками, к минимуму.

Актуальность выбранной темы обусловлена значимостью заземления в вопросах охраны труда и безопасности жизнедеятельности на производстве, а также значимостью заземления в вопросах работы оборудования на железной дороге, его надежности и предотвращении отказов.

1. Эксплуатационная часть

.1 Общая характеристика защитного заземления, виды заземлителей

Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.

Заземление состоит из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом

Проводящая часть - это металлический (токопроводящий) элемент (электрод) любого профиля и конструкции, находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий от электроустановки через эти электроды.

Сопротивление заземления - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю. Это основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.

Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя с грунтом и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель.

В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.

Естественное заземление

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле.

К естественным заземлителям относят металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;

металлические трубы водопровода, проложенные в земле; 

обсадные трубы буровых скважин; 

металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, и т.п.;

рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; 

другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;

металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле, за исключением алюминиевых оболочек кабелей, которые использовать в качестве заземлителей не допускается.

Искусственное заземление

Искусственное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

Рабочее (функциональное) заземление - это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с целью обеспечения электробезопасности.

.2      Техническое обозначение заземлителей

Техническое обозначение заземлителей приведено на рисунке 1.2.1

Рис. 1.2.1

1.3 Нормы и правила проектирования заземляющих устройств

Аппаратура БМРЦ будет размещаться в постах ЭЦ.

В постах ЭЦ оборудуют:

защитное заземляющее устройство;

два измерительных заземляющих устройства.

К защитному заземляющему устройству должны быть подключены:

каркасы релейных стативов, секции табло и пульта манипулятора, пульта маневрового диспетчера;

стенд для проверки блоков;

металлические оболочки кабелей СЦБ и связи, элементы схем защиты, молниеотводы;

кабельные шкафы, конструкции для прокладки кабелей в подполье;

каркасы аппаратуры станционной связи;

заземляющая проводка станционной и поездной радиосвязи;

полюса источников постоянного тока для устройств связи;

металлические части силового оборудования (щит выключения питания, кожухи силовых трансформаторов ТС, каркасы панелей питающей установки, щит автоматики и корпус дизель-генератора резервной электростанции), которые подлежат заземлению при изолированной нейтрали;

металлические трубопроводы водопровода и центрального отопления и другие металлические конструкции внутри здания;

провод нейтрали обмоток трансформаторов силовой трансформаторной подстанции и собственной резервной электростанции, питающей оборудование поста ЭЦ. При этом заземляющее устройство для поста ЭЦ и для трансформаторной подстанции может быть общим, если трансформаторная подстанция расположена на территории поста ЭЦ, (расстояние менее 100 м).

Присоединение рельсов к контуру заземления и использование их в качестве заземлителя поста ЭЦ, служебного помещения ДСП или релейной будки запрещается. Нормы сопротивления заземляющих устройств служебно-технических зданий СЦБ приведены в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 Нормы сопротивления заземляющих устройств постов ЭЦ

Заземление релейных стативов осуществляется подключением к станционной шине заземления (расположенной в задней нижней части статива) к общему контуру заземления помещения (здания).

Вследствие возможных скачков напряжения или наводок на заземление может произойти повреждение элементов системы либо сразу, либо по истечении некоторого времени. Чтобы обеспечить бесперебойную работу системы, необходимо соблюдать следующие требования к устройству заземления:

подключение заземлителя к общей шине заземления помещения должно осуществляться проводниками как можно меньшей длины для обеспечения наименьшего сопротивления заземлителя;

заземляющий медный провод должен быть изолированным и иметь сечение не менее 10 мм². В окружении оголённого заземляющего провода не должно быть металлических предметов;

сопротивления заземления должно быть близким к нулю (не более 4 Ом).

2. Техническая часть

.1 Принцип действия защитного заземления

При повреждении изоляции электрооборудования различные его металлические нетоковедущие части могут случайно оказаться под напряжением, создавая опасность поражения человека электрическим током. Прикасаясь к оборудованию с поврежденной изоляцией, человек становиться проводником для тока в землю. Токи от 0,05 А опасны для человека, а токи от 0,1 А смертельны.

Значение тока, проходящего в землю, зависит от электрического сопротивления тела человека и напряжения поврежденной установки. Сопротивления тела человека колеблется в широких пределах: от нескольких сотен до тысяч Ом, поэтому опасность для его жизни и здоровья могут представлять установки и с относительно небольшим напряжением по отношению к земле.

Напряжением относительно земли при замыкании на корпус является напряжение между этим корпусом и точками земли, находящиеся вне зоны растекания токов в земле, но не ближе 20 метров от этой зоны.

Одной из основных мер защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к установкам, случайно оказавшиеся под напряжением, является устройство защитного заземления.

Заземляющим устройством называют совокупность заземлителей и заземляющих проводников.

Принцип действия защитного заземления можно рассмотреть на примере рисунков 2.1.1 и 2.2.2

Если человек коснётся корпуса, на который произошло короткое замыкание одной из фаз, то образуется электрическая цепь от повреждённой фазы и корпуса на землю и далее к неповреждённым фазам электроустановки (в сетях с изолированной нейтралью) по двум параллельно включенным сопротивлениям: сопротивлению заземляющего устройства R и сопротивлению человека Rч.

Так как токи в параллельных цепях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям:

(2.2.1)

то при наличии малого сопротивления заземляющего устройства по сравнению с сопротивлением человеческого организма (сопротивление человека в расчётах по электробезопасности принимают R_ч @ 1000 Ом) часть тока, проходящая через тело человека, будет мала и безопасна для его здоровья.

Отсюда следует, что для обеспечения безопасности пригодно не всякое соединение с землёй, а только соединение, имеющее достаточно малое электрическое сопротивление.

Следовательно, принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных нарушением изоляции и “замыканием на корпус”. Это достигается уменьшением потенциала корпусов заземлённого оборудования при однофазном замыкании на него, а также выравниванием разности потенциалов между основанием, на котором стоит человек, и корпусом заземлённого оборудования.

Согласно ГОСТ 12.1.030-81защитное заземление должно удовлетворять следующим требованиям:

- защитное заземление должно обеспечить защиту людей от поражения электротоком при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции;

защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с “землей” или ее эквивалентом;

защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющих других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность;

- в качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители;

допустимые напряжения прикосновения заземляющих устройств должны быть обеспеченны в любое время года;

- заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок;

в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать специально предназначенные для этой цели проводники, а также металлические строительные, производственные и электромонтажные конструкции;

материал, конструкций и размеры заземлителей, заземляющих проводников должны обеспечить устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям на весь период эксплуатации;

для выравнивания потенциалов металлические, строительные и производственные конструкции должны быть присоединены к сети заземления. При этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными.

2.2 Конструкция заземлителей и их сооружение

Сопротивление защитного или рабоче-защитного заземляющего устройства должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей (проложенные под землей металлические трубы, металлические конструкции, арматура зданий и их бетонных фундаментов и другое, за исключением трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации, центрального отопления и бытового водопровода, расположенных вне служебно-технического зданий).

В качестве заземлителей могут быть использованы железобетонные фундаменты служебно-технических зданий СЦБ и связи.

Железобетонные фундаменты этих зданий можно использовать в качестве заземлителей при воздействии неагрессивных или слабоагрессивных грунтовых вод, т.е. при отсутствии гидроизоляции или при защите поверхности фундаментов битумным или битумно-латексным покрытием. Не допускается использование железобетонных конструкций в заземляющих устройствах в средне- или сильно-агрессивных средах, а также в грунтах с влажностью менее 3%.

В случае невозможности использования естественных заземлителей необходимо сооружать уголковые, прутковые или трубчатые заземлители.

Уголковые вертикальные заземлители (Рис.2.2.1) изготавливаются из угловой стали  50х50х5 мм длиной 2,5 м и соединяются между собой при помощи сварки стальной полосой 4х40 мм. При расположении заземлителей многорядными контурами, последние соединяют между собой перемычками из такой же полосы. Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть не менее удвоенной длины заземлителя.

Рис. 2.2.1

Прутковые вертикальные заземлители (Рис. 2.2.2) рекомендуется брать диаметром до 20 мм. Заземлители из прутка диаметром 12 мм и длиной до 10 м целесообразно погружать в землю посредством ввертывания. Для ввертывания используют переносные вращательные станки, электрические сверлилки, электродрели с редукторной приставкой; можно также применять двигатель от пилы "Дружба" и т.д. Для облегчения ввертывания конец прутка заостряют или приваривают к заостренному концу лопасти.

Рис. 2.2.2

Заземлители из прутка диаметром 20 мм длиной 10 и 15 м делают из секций по 1,5-2,5 м. Для забивки используют копры, гидропрессы. Секции соединяют сваркой с помощью отрезка уголка. На верхний конец секции надевают съемный боек, предохраняющий при забивании торец секции от расплющивания.

Трубчатые вертикальные заземлители (Рис.2.2.3) диаметром 150 или 200 мм длиной 10-15 м забивают в землю с помощью электрических пневматических молотов и копров. Длина секции - 3-5 м. Секции между собой свариваются. В верхний конец секции при забивке вставляют стальной вкладыш.

При монтаже многоэлектродных заземляющих устройств прутковые и трубчатые заземлители соединяют между собой, как и уголковые, стальной полосой 4х40 мм с помощью сварки.

Рис. 2.2.3

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников приведены в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1 - Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

* Диаметр каждой проволоки

.3 Искусственное уменьшение сопротивлений заземлителей

Для уменьшения сопротивления заземляющих устройств при большом удельном сопротивлении грунта, производят обработку грунта поваренной солью, заполняют котлован грунтом-заполнителем или делают выносные заземления.

Пост ЭЦ оборудован выносным заземлением. Его устраивают в местах с грунтом, имеющим значительно меньшее удельное сопротивление, чем в местах нахождения объекта, например, в водоёмах (прудах, озёрах, реках), не промерзающих до дна.

Сопротивление соединительной линии (кабельной или воздушной) для выносных заземлений не должно превышать 10% номинального сопротивления заземления. Для подземной соединительной линии рекомендуется одножильный кабель марки АВВБ. Сопротивление алюминиевой жилы такого кабеля 30 Ом*мм2/км.

При строительстве количество электродов должно уточняться по результатам измерений сопротивления заземления. Количество устанавливаемых электродов может отличаться от запроектированного как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

По окончании работ по устройству заземления должно быть замерено его электрическое сопротивление. Если норма не достигнута, количество вертикальных электродов должно быть увеличено.

2.4 Расположение заземляющих устройств

Заземлители различного назначения на площадке служебно-технического здания размещают, исходя из условий их удобного расположения на местности и исключения взаимного влияния между ними.

Рекомендуется основной заземлитель располагать по периметру здания и выполнять его одновременно со строительными работами по установке фундаментов до засыпки котлованов.

При расположении заземлителей на прилегающих к служебным объектам площадках, вертикальные заземлители могут быть расположены в ряд, по контуру или в виде многорядных контуров. Расположение заземлителей в ряд является преимущественным, так как при таком расположении коэффициент использования заземлителей лучше, чем при расположении их по контуру.

На площадке служебно-технического здания контуры рабочего, рабоче-защитного и защитного заземлителей следует располагать не далее 20 м от здания и не ближе 20 м от контура измерительного заземлителя.

В постах ЭЦ, ДЦ, ГАЦ (горочной автоматической централизации), постах и вышках маневровых районов и др. зданиях СЦБ оборудуют:

защитное заземляющее устройство;

два измерительных заземляющих устройства.

К защитному заземляющему устройству должны быть подключены:

металлические каркасы стативов и стоек, служащие для размещения аппаратуры или кроссирования проводов и кабелей, секции табло и пульта-манипулятора, пульта маневрового диспетчера;

корпус стенда для проверки блоков;

металлические оболочки и броня кабелей СЦБ и связи, элементы схем защиты;

кабельросты, кабельные шкафы, металлические конструкции для прокладки кабелей в подполье;

каркасы аппаратуры станционной связи;

заземляющая проводка станционной и поездной радиосвязи;

полюсы источников постоянного тока для устройств связи;

металлические части электроустановок (корпуса оборудования ввода и распределения переменного тока, оборудования резервной электростанции; вывод источника однофазного тока; нейтраль трансформатора cиловой трансформаторной подстанции и собственной резервной электростанции, питающей оборудование, установленное в здании), если это предусмотрено проектируемой или действующей системой питания.

металлические трубопроводы водопровода и центрального отопления и другие металлические конструкции внутри здания;

заземлитель защиты от прямых ударов молнии (присоединятся к контуру защитного заземляющего устройства).

Заземляющее устройство для служебно-технического здания СЦБ и для трансформаторной подстанции может быть общим, если трансформаторная подстанция расположена на территории этого здания (или удалена на расстояние менее 100 м) и если это допускается принятой системой питания.

Если трансформаторная подстанция расположена вне территории служебно-технические здания СЦБ (на расстоянии более 100 м), то выполняют отдельное защитное заземляющее устройство для здания СЦБ.

В случае подсоединения к контуру заземления служебно-технического здания СЦБ оборудования проводной связи, радиосвязи и трансформаторной подстанции сопротивления заземляющих устройств здания СЦБ должны удовлетворять нормам всех устройств, находящихся в здании, в том числе и резервной электростанции.

Присоединение рельсов к контуру заземления и использование их в качестве заземлителя служебно-технического здания СЦБ, служебного помещения ДСП или релейной будки запрещается.

.5 Ввод заземляющих проводников в служебно-технические здания

Вводы от каждого наружного заземления в здания постов ЭЦ и наземных выполняются самостоятельными кабелями марки АВВГ 1х25, которые присоединяются к щитку трёх земель. Контур рабоче-защитного заземляющего устройства при наличии цепей дистанционного питания должен иметь соединение со щитком трёх земель двумя кабелями. В рабочем состоянии все три заземляющих устройства (рабоче-защитное или защитное и два измерительных) на щитке трёх земель должны быть соединены параллельно и разъединяться лишь для измерения сопротивления защитного или рабоче-защитного заземляющего устройства.

Вводы от каждого контура заземлителя в здание выполняются от защитного или рабоче-защитного стальной шиной сечением не менее 100 мм2. Ввод от защитного и рабоче-защитного контуров заземлителей в здание до щитка заземлений выполняется полосовой сталью (шиной) размером 4х40 мм, изолированной от земли и стен здания асфальтовым или каким-либо другим изолирующим и водостойким лаком. Соединение электродов со стальной полосой выполняется сваркой.

В местах прохода шины через стены здания она должна быть защищена шлангом из изолирующего материала (резиновая или эбонитовая трубка). Внутри здания шина крепится через каждые 30 см.

На постах ЭЦ заземления заводятся на щит заземления для трёх земель (см. рисунок 2.5.1), который предназначен для подключения устройств защитного, рабочего и измерительного заземлений. Устанавливают щит в помещении выпрямительной или в другом удобном для эксплуатации месте. Конструктивно щит выполнен в виде панели, на которой размещены три пакетных выключателя типа ПВ 2х25 и трёхштырная панель для подключения заземлений.

.6 Внутренняя проводка заземления

Для заземления металлоконструкций оборудования, устанавливаемого в постах ЭЦ, предусматривают внутренний контур заземления. Магистральную шину, подключаемую к щитку трёх земель, выполняют из полосовой стали сечением 4х25 мм, ответвления - стальной лентой сечением 4х16 мм. Для заземления используют также стальные трубы для прокладки кабелей и проводов, а в резервной электростанции и щитовой - металлическое обрамление кабельных каналов. Все соединения заземляющих элементов выполняют сваркой. На магистральной шине предусматривают приварку болтов МВх40 в количестве, достаточном для заземления оборудования СЦБ и связи, устанавливаемого при монтаже. Каждое устройство заземляют самостоятельным проводником, выполняемым для устройств СЦБ из круглой стали диаметром 5 мм, а для устройств связи - кабелем АПВ 6.

Заземляющие шины прокладывают открыто: в сухих помещениях - непосредственно по стенам, в аппаратной - в каналах под съёмными щитами, в коридорах - по стенам ниже подшивного потолка. В релейной заземляющую шину прокладывают по стене на высоте 2,7-3,0 м от пола. У каждого ряда по шине по количеству стативов в ряду приваривают болты МВх40 с шагом 50 мм.

Открыто проложенные заземляющие проводники, должны быть окрашены в чёрный цвет. Допускается окраска открытых заземляющих проводников в иные цвета в соответствии с оформлением помещения, но при этом они должны иметь в местах присоединений и ответвлений не менее чем две полосы чёрного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.

2.7 Классификация электроустановок

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна быть применена, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, малое напряжение, двойная изоляция, выравнивание потенциалов.

Заземление или зануление электроустановок следует выполнять :

) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и вы¬ше постоянного тока - во всех электроустановках;

) при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В пере-менного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений, территориально приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство.

Для объединения заземляющих устройств различных электроустановок в одно общее заземляющее устройство следует использовать все имеющиеся в наличии естественные, в особенности протяженные, заземляющие проводники.

Заземляющее устройство, используемое для заземления электро-установок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т. д.

Электроустановки до 1 кВ переменного тока могут быть с глухозаземленной или с изолированной нейтралью, электроустановки постоянного тока - с глухозаземленной или изолированной средней

точкой, а электроустановки с однофазными источниками тока - с одним глухозаземленным или с обоими изолированными выводами.

В четырехпроводных сетях трехфазного тока и трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление нейтрали или средней точки источников тока является обязательным

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

.8 Расчет заземляющих устройств

Число электродов заземлений зависит от заданных нормативных R_н значений сопротивления заземлений и удельного сопротивления грунта r.

Рассчитаем сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя по формуле:

,     (2.8.1)

где  - поправочный коэффициент (равен 1,75);

 - удельное сопротивление грунта, Ом*м;

l - длина заземлителя, м;

d - внешний диаметр трубы или прутка, м (для заземлителя, выполненного из уголка, d =0,95b, где b - ширина стороны уголка, м);

h - расстояние от поверхности земли до верхнего конца вертикального заземлителя, м.

Необходимое число вертикальных заземлителей рассчитывается по формуле:

,         (2.8.2)

где  - коэффициент использования вертикальных заземлителей, расположенных по контуру (см. табл. 2.8.1);

 - допустимое значение сопротивления заземления.

Сопротивление группы вертикальных заземлителей, расположенных по контуру R_вк = R_доп = 4 Ом.

Сопротивление горизонтального заземлителя в виде вытянутой металлической полосы рассчитывается по формуле:

,       (2.8.3)

где  - удельное сопротивление грунта, Ом*м;

 - длина заземлителя, м;

 - поправочный коэффициент (равный 1,75);

b - ширина полосы, м;

h - глубина прокладки полосы, м.

Сопротивление горизонтальных заземлителей в контуре из вертикальных:

,        (2.8.4)

где  - коэффициент использования горизонтальных заземлителей в контуре из вертикальных.

Полное сопротивление R_об вертикальных заземлителей, соединённых с помощью горизонтальных считается по формуле:

,   (2.8.5)

Заземляющее устройство имеет требуемое сопротивление (4 Ом), при числе вертикальных заземлителей, равном 20.

Из таблицы 3.2 выбираем значения h при а/l = 2, так как расстояние между заземлителями а = 5м, а длина заземлителя l = 2,5м (согласно ГОСТ 464-79).

Таблица 2.8.1 Коэффициент использования заземлителей при расположении их по контуру

Вывод: согласно расчетам выбираем расположение заземлителей по контуру в количестве 20 шт. (см. рисунок 2.8.1).

защитный заземление сопротивление

3. Технологическая часть проекта

Проверка состояния видимых элементов заземляющих устройств постов ЭЦ.

Проверка состояния видимых элементов заземляющих устройств производится ШН 1 раз в год в соответствие с п.11.5.5. приложения 1 к инструкции ЦШ-720-09;

Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

Выборочное вскрытие грунта и осмотр элементов заземляющих устройств, находящихся в земле производится ШН и ШЦМ 1 раз в 3 года в соответствие с п.11.5.7. приложения 1 инструкции ЦШ-720-09;

Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Измерение сопротивления всех защитных заземлений измерительным прибором производится ШН и работником РТУ 1 раз в 3 года в соответствие с п.11.5.8. приложения 1 инструкции ЦШ-720-09.

Электромеханик СЦБ должен иметь перечень заземлений устройств закрепленного участка: постов ЭЦ, кабельных ящиков, релейных шкафов, металлических оболочек кабелей при электротяге переменного тока и т. п., подлежащих измерению. В перечне должна быть указана норма сопротивления каждого заземляющего устройства. Перечень заземляющих устройств подписывает начальник производственного участка дистанции сигнализации и связи.

На сети железных дорог сопротивление заземляющих устройств измеряют обычно измерителем заземлений М416 или МС-0,8. На боковой стенке прибор имеет зажимы I1-I2 (токовые) и Е1-Е2 (потенциальные), а также переключатель диапазонов измерений: 0,1-10; 1-100 и 10-1000 Ом. Для измерения сопротивления заземляющего устройства необходимо иметь два электрода: потенциальный П и токовый Т. В качестве таких электродов применяют стальные стержни диаметром 20-30 мм или стальные трубы того же диаметра.

Измеритель устанавливают вблизи испытываемого заземляющего устройства. Рекомендуется применять одно- или двухлучевую схему измерения. При измерении сопротивления одиночного вертикального заземления по однолучевой схеме (рис. 3.1, а) токовый электрод Т располагают на расстоянии не менее 40 м от испытуемого заземлителя Rx, а потенциальный электрод П- примерно посредине между ними. При измерении по двухлучевой схеме (рис. 3.1.1, б) электроды П и Т располагают на расстоянии 15 м друг от друга и 30 м от заземлителя.

Рис. 3.1.1 Схемы подключения прибора МС-0,8 и расположение токового Т и потенциального П электродов при измерении сопротивления заземления одиночных заземлителей

Если заземляющее устройство состоит из нескольких вертикальных заземлителей (2-5), то расстояние между ними и токовым электродом должно быть не менее 80 м.

Для сложных заземляющих устройств (кольцевых или прямоугольной формы) указанное расстояние принимают равным пятикратному значению диаметра кольца заземлителя или пятикратному значению наибольшей диагонали площадки, занимаемой испытуемым заземляющим устройством, плюс 40 м (рис. 3.1.2, а). В случае измерения сопротивления заземления протяженного заземлителя токовый электрод размещают в направлении, перпендикулярном направлению испытуемого заземлителя (рис. 3.2, б). Вспомогательные электроды П и Т забивают в грунт на глубину не менее 0,5 м. Испытуемое заземляющее устройство присоединяют к зажимам I₁ и E₁, предварительно соединенными перемычкой. Потенциальный электрод П присоединяют к зажиму E₂ а токовый Т- к зажиму I₂. Сопротивление заземляющего устройства измеряют следующим методом. Сначала регулируют сопротивление потенциальной цепи. Переключатель диапазонов устанавливают в положение "Регулировка".

Рис. 3.1.2 Схемы подключения прибора МС-0,8 и расположение токового Т и потенциального П электродов при измерении сопротивления заземления сложных заземлителей

Вращая ручку генератора постоянного тока примерно с частотой 135 об/мин и изменяя сопротивление регулировочного реостата, добиваются установки стрелки прибора на красную черту. Если это не удается, то сумма сопротивлений потенциального электрода П и испытуемого заземляющего устройства Rx превышает 1000 Ом. Для снижения сопротивления потенциального электрода забивают дополнительно два-три электрода на расстоянии 2 м друг от друга или обрабатывают грунт раствором поваренной соли. После того как стрелка прибора установится на красную черту, приступают непосредственно измерениям.

Переключатель диапазонов ставят в положение «х1» и, поворачивая ручку генератора, наблюдают за положением стрелки прибора. Если она находится на нерабочей части шкалы, то переключатель диапазонов переводят в положение «х2» или «0,01». По шкале измерительного прибора отсчитывают значение сопротивления, которое умножают на коэффициент установленного диапазона измерения (1; 0,1; 0,01). Измерение повторяют два-три раза и берут среднее значение.

В случае колебаний стрелки, вызываемых обычно блуждающими токами, изменяют частоту вращения ручки генератора постоянного тока. Если стрелка прибора продолжает колебаться, то снижают сопротивление заземления токового электрода, которое в диапазонах измерений 10-100, 1--100 и 0,1-10 Ом не должно превышать соответственно 1000, 500 и 250 Ом.

Для измерения сопротивления заземления потенциального электрода следует поменять местами присоединяемые провода, идущие от потенциального и испытуемого заземляющих устройств, т. е. провод от потенциального электрода присоединяют к объединенным зажимам I₁ и E₁ а провод от испытуемого заземляющего устройства - к зажиму Е₂. Аналогично измеряют сопротивление заземления токового электрода. Нормы сопротивления индивидуальных заземлений релейных шкафов, низковольтных заземлителей кабельных ящиков опор сигнальной линии автоблокировки приведены ниже.

Сопротивление заземления постов ЭЦ измеряют с выключением обвязок рядов стативов так, чтобы проверке были подвержены цепи заземления каждого заземленного устройства (статива, табло, щитовой установки и т. д.) и каждого отвода на контур заземления. Соединенные оболочку и броню кабеля, подключенные к заземлению, необходимо при измерении отключать.

Сопротивление защитного заземления постов электрической централизации и заземлений релейных будок должно быть не более 10 Ом независимо от проводимости грунта.

Сопротивление заземления, предназначенного для заземления брони кабелей при пересечении сигнальной линии автоблокировки с линией электропередачи, должно быть не более 5 Ом (каждого заземлителя).

4. Охрана труда и безопасность движения

Техника безопасности при прокладке и монтаже кабеля (напольного и постового)

При перекатке барабана с кабелем необходимо применять меры против захвата выступающими его частями одежды рабочих. До начала перекатки закрепляют концы кабеля и удаляют торчащие на барабане гвозди. Барабан с кабелем допускается перекатывать только по горизонтальной поверхности по твердому грунту или прочному настилу. Запрещается размещать кабели, пустые барабаны, механизмы, приспособления и инструмент непосредственно у бровки траншей. Разматывать кабель с барабанов разрешается при наличии тормозного приспособления.

При ручной прокладке кабеля число рабочих должно быть таким, чтобы на каждого приходился участок кабеля массой не более 35 кг для мужчин и 15 кг для женщин. Работать следует в брезентовых рукавицах. При подноске кабеля к траншее на плечах или на руках все рабочие должны находиться по одну сторону от кабеля. При ручной размотке кабеля козлы-домкраты, на которых устанавливается барабан с кабелем, должны твердо стоять, не качаясь во время вращения барабана. При прокладке кабеля рабочим не разрешается стоять внутри углов поворота, а также поддерживать кабель руками на поворотах трассы. Для этой цели устанавливаются угловые ролики.

Перекладывать кабели и переносить муфты допускается только при отсутствии в них напряжения. В исключительных случаях допускается перекладывание кабелей, находящихся под напряжением, при выполнении следующих условий: перекладываемый кабель должен иметь температуру не ниже 5° С; муфты на перекладываемом участке кабеля должны быть жестко укреплены хомутами на досках; работать следует в диэлектрических перчатках; поверх перчаток для защиты от механических повреждений надеваются брезентовые рукавицы; работу должны выполнять рабочие, имеющие опыт прокладки кабелей, под руководством лица с группой электробезопасности не ниже V при прокладке кабелей напряжением выше 1000 В и с группой электробезопасности не ниже IV при прокладке кабелей напряжением до 1000 В.

При работах, связанных с прокладкой кабеля по стенам зданий, нужно пользоваться только исправными лестницами, стремянками, подмостями. Лестницы после изготовления или ремонта должны испытываться статической нагрузкой в 1500 Н (150 кгс) и затем в процессе эксплуатации нагрузкой в 1200 Н (120 кгс). При испытании указанный груз прикладывают на 2 мин к одной из ступеней в середине пролета лестницы, установленной под углом 75° к горизонтальной плоскости. Срок испытания лестниц зависит от условий их использования, но не реже 1 раза в год. Перед работой необходимо проверить исправность лестницы. Работать на неисправной лестнице (стремянке) запрещается Ступени деревянных лестниц и стремянок должны быть прочно вставлены в выдолбленные отверстия в тетивах.

Расстояние между ступенями не должно превышать 0,4 м. Тетивы должны скрепляться стяжными болтами не реже чем через 2 м, а также под верхней и нижней ступенями. Применять лестницы и стремянки со ступенями, нашитыми гвоздями, без их предварительной врезки запрещается. Нижние концы приставных лестниц должны иметь упоры в виде острых стальных наконечников при установке на грунте или резиновые наконечники при установке на полу, асфальте и т. п. Общая длина (высота) приставной лестницы должна обеспечивать рабочему возможность работать стоя на ступени, находящейся на расстоянии не менее 1 м от верхнего конца лестницы Длина лестницы для работы в помещениях не должна превышать 5м

Работы на высоте более 2,5 м с электроинструментом, пневматическим инструментом, паяльной лампой и газовой горелкой, а также с монтажным пиротехническим пистолетом независимо от высоты разрешаются только с подмостей или лестниц-стремянок, имеющих верхние площадки, огражденные перилами. Раздвижные лестницы-стремянки должны иметь запорное устройство, исключающее возможность самопроизвольного раздвигания во время работы на них. Если работы на лестницах выполняются в местах с оживленным движением пешеходов или на высоте около 4 м, то возле каждой лестницы должен находиться рабочий, который поддерживает лестницу. При штроблении и пробивке отверстий в бетонных или кирпичных стенах следует пользоваться рукавицами и предохранительными очками с небьющимися стеклами. При штроблении и пробивке стен необходимо строго следить за тем, чтобы не повредить инструментом скрытой в стене электропроводки и не подвергнуться поражению электрическим током. Стоять или проходить под лестницей, на которой находится работающий, запрещается. Появление пульса во время перерыва. Запрещается пользоваться вместо лестниц столами, стульями и т. п.

5. Безопасность движения

. Работы по техническому обслуживанию, устранению неисправностей, ремонту и замене устройств СЦБ на железнодорожной станции должны производиться с разрешения дежурного по станции с выключением или без выключения устройств.

Перечни основных работ, выполняемых с выключением и без выключения устройств СЦБ, и примеры оформления записей при выполнении данных работ указаны соответственно в приложениях 1, 2 и 5 настоящей Инструкции.

Перечень работ на железнодорожной станции, выполняемых с разрешения дежурного по станции без оформления записи в Журнале осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети (форма ДУ-46, далее -Журнал осмотра), указан в приложении 3 настоящей Инструкции.

. Выключение устройств СЦБ может производиться с сохранением и без сохранения пользования сигналами.

При выключении с сохранением пользования сигналами отдельных стрелочных (бесстрелочных) изолированных участков (далее изолированных участков); централизованных стрелок; стрелок, оборудованных стрелочными контрольными замками или других устройств сохраняется возможность открытия сигналов по маршрутам, в которые входят выключенные устройства, и при этом обеспечивается контроль положения и замыкания всех стрелок, входящих в маршрут, и изолированных участков, кроме выключенных. Проверка фактического положения, закрепления и запирания выключенных стрелок и свободности изолированных участков от подвижного состава производится порядком установленным в техническо-распорядительном акте (ТРА) железнодорожной станции. После такой проверки прием или отправление первого поезда по стрелке, выключенной с сохранением пользования сигналами, производится при запрещающем показании входного, выходного или маршрутного светофора, а последующих - по разрешающим показаниям этих светофоров и со скоростью не более 40 км/ч.

Порядок выдачи предупреждения об ограничении скорости движения до 40 км/ч устанавливается начальником железной дороги. При выключении устройств СЦБ без сохранения пользования сигналами возможность открытия сигналов и замыкания поездных маршрутов, в которые входят выключенные устройства, исключается. На пульте управления (табло) контролируется положение всех стрелок и изолированных участков, кроме выключенных. Движение поездов по маршрутам, в которые входят выключенные устройства, производится при запрещающем показании входного, выходного или маршрутного светофоров. При этом проверка фактической свободности пути или изолированного участка, положения, закрепления и запирания каждой стрелки в маршруте производится в порядке, установленном для этих случаев в Инструкции по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации и в ТРА железнодорожной станции.

. Выключение стрелок и изолированных участков с сохранением пользования сигналами производится электромехаником СЦБ (а стрелок ключевой зависимости на железнодорожной станции - и электромонтером) с согласия старшего электромеханика СЦБ и по разрешению дежурного инженера дистанции сигнализации и связи, а при их отсутствии - по разрешению начальника дистанции сигнализации и связи или его заместителя.

При необходимости стрелки и изолированные участки с сохранением пользования сигналами может выключать старший электромеханик СЦБ или начальник производственного участка дистанции сигнализации и связи, в порядке, установленном настоящей Инструкцией.

Выключение производится на срок:

до 8 ч - с разрешения начальника железнодорожной станции, а на участках с диспетчерской централизацией - с разрешения поездного диспетчера;

свыше 8 ч (до 5 суток включительно) - с разрешения начальника отделения железной дороги, а при отсутствии отделений в составе железных дороги - с разрешения главного инженера железной дороги;

свыше 5 суток - с разрешения начальника железной дороги.

Во всех случаях разрешение на выключение стрелок и изолированных участков с сохранением пользования сигналами должно передаваться через дежурного по станции.

Для оказания помощи дежурному по железнодорожной станции и контроля за его действиями по обеспечению безопасности движения при выключении стрелок (изолированных участков) с сохранением пользования сигналами на станции должен присутствовать начальник железнодорожной станции или лицо его замещающее.

В пределах железнодорожной станции или района, управляемого одним дежурным по станции, разрешается одновременно выключать с сохранением пользования сигналами не более двух изолированных участков и одной одиночной или двух спаренных стрелок. При этом стрелочный перевод с подвижным сердечником крестовины, оборудованный двумя электроприводами, считается как одна стрелка.

Если при ремонтных работах требуется выключить указанным способом большее число устройств, то это может быть осуществлено с разрешения начальника отделения железной дороги, а при отсутствии отделений в составе железной дороги - с разрешения главного инженера железной дороги с одновременным установлением порядка движения поездов и обеспечения безопасности движения поездов, назначения ответственных лиц за своевременное выполнение работ и безопасность движения.

Запрещается выключать стрелку с сохранением пользования сигналами при нарушении механической связи между остряками.

Запрещается выключать с сохранением пользования сигналами рельсовые цепи путей приема и изолированные участки в поездных маршрутах, в которых они являются первыми за входными, выходными и маршрутными светофорами.

Если для отдельных поездных маршрутов изолированный участок не является первым, то он может быть выключен с сохранением пользования сигналами по этим маршрутам с одновременным исключением открытия светофоров на разрешающий огонь по маршрутам, в которых выключаемый изолированный участок является первым, о чем электромеханик СЦБ делает запись в Журнале осмотра.

. Плановые работы, связанные с выключением устройств СЦБ, должны производиться в соответствии с графиками, утвержденными начальником отделения железной дороги, а при отсутствии отделений в составе железных дорог - руководством железной дороги на основании заявок руководителей работ.

Разрешением на производство работ является телеграфное распоряжение начальника отделения железной дороги или руководства железной дороги, в которое 4 указываются ответственные лица за производство работ и за обеспечение безопасности движения поездов.

К этим работам относятся: замена электроприводов, замена и ремонт сигнально-олокировочного кабеля и групповых кабельных муфт, замена монтажа электропривода, замена проходных, входных, выходных, маршрутных светофоров, маршрутных указателей рода тяги на железнодорожных станциях стыкования, ремонт и проверка ящиков зависимости с разборкой, замена питающих установок, пультов управления и табло, пуско-наладочные работы при вводе в эксплуатацию новых устройств СЦБ.

На работы, связанные с выключением устройств СЦБ, выполнение которых будет производиться в технологическое "окно" или свободное от движения поездов время, разрешения начальника отделения железной дороги или руководства железной дороги не требуется.

В любых случаях запрещается производить на железнодорожных станциях указанные работы без согласия дежурного по станции и без предварительной записи об этом руководителем работ в Журнале осмотра. На участках с диспетчерской централизацией аналогичные работы должны производиться только с согласия поездного диспетчера.

Работы, выполняемые строительными и другими организациями, в зоне расположения устройств СЦБ должны производиться без нарушения нормальной работы устройств СЦБ.

Выполнение работ должно быть согласовано не позже, чем за 3 суток с начальником (заместителем) дистанции сигнализации и связи для своевременного принятия необходимых мер.

. Выключение стрелок и изолированных участков с сохранением пользования сигналами должно производиться в соответствии с техническими решениями, утвержденными Департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники МПС России.

Перечень схем выключения стрелок и изолированных участков с сохранением пользования сигналами должен быть определен для каждой железнодорожной станции на основе технических решений и утвержден начальником дистанции сигнализации и связи.

. Выключение стрелок и изолированных участков без сохранения пользования сигналами производится электромехаником СЦБ с согласия старшего электромеханика СЦБ и разрешения дежурного инженера дистанции сигнализации и связи и применяется, как правило, тогда, когда это не вызывает нарушения графика движения поездов (например, в свободное от движения поездов время; при возможности обходного движения по другим маршрутам: на стрелках и изолированных участках, примыкающих к путям, занятым на продолжительное время подвижным составом и т.д.). Кроме того, такое выключение должно применяться при производстве путевых работ с закрытием движения по стрелке или изолированному участку (при сплошной смене рельсов, сплошной смене стрелочного перевода, смене рамных рельсов, остряков, крестовины простой стрелки, подвижного сердечника и усовика крестовины с подвижным сердечником, сережек первой соединительной тяги).

Список использованных источников

1. Основы техники безопасности в электроустановках / П.А. Долин.- М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с.

. Охрана труда на железнодорожном транспорте / Ю.Г. Сибаров. - М.: Транспорт, 1981. - 288 с.

. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. - 432 c.

. Устройства СЦБ. Технология обслуживания: нормативное производственно- практическое издание. - М.: Транспорт, 1999.- 433с.