Защиту от перенапряжений спроектированной ВЛИ 0,38 кВ необходимо выполнять во всех случаях, предусмотренных требованиями [2].
Особого внимания требуют участки ВЛИ 0,38 кВ:
- проходящие по открытой или высокой местности;
- в зонах со среднегодовой грозовой активностью более 40 ч.;
- в населенной местности и в местах скопления людей;
- подключаемые к трансформаторным подстанциям;
- стыкующиеся с кабелями или с кабельными вставками;
- заканчивающиеся вводом в здание с дорогостоящим электрооборудованием.
Для защиты от перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами, при монтаже ВЛИ 0,38 кВ необходимо предусмотреть использование:
- заземляющих устройств, состоящих из заземлителя, размещенного в земле и заземляющих проводников (спусков) для деревянных опор или заземляющих выпусков арматуры железобетонных стоек;
- аппаратов защиты от перенапряжений: разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН).
Заземляющие устройства (выполняемые согласно требованиям глав 1.7 и 2.4 [2]) необходимо применять, также для:
- повторного заземления несущего нулевого провода;
- заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛИ 0,38 кВ;
- для заземления разрядников и ОПН.
В качестве заземляющих проводников на опорах ВЛИ 0,38 кВ следует применять оцинкованную круглую сталь диаметром не менее 6 мм. Допускается применять неоцинкованную круглую сталь диаметром не менее 6 мм, имеющую антикоррозионное покрытие.
Разрядники и ОПН, устанавливаемые на опорах ВЛИ 0,38 кВ для защиты кабельных вставок от грозовых перенапряжений, должны быть присоединены к заземлителю отдельным спуском.
Ограничители перенапряженийявляются более современными защитными аппаратами от перенапряжений по сравнению с разрядниками. В качестве ограничителя перенапряжений можно использовать специально спроектированный для ВЛИ 0,38 кВ ОПН типа LVA-280A и LVA-440A, а также их аналоги LVA-280В и LVA-440В. Данный тип ОПН защищает ВЛИ 0,38 кВ и подключенное оборудование не только от грозовых разрядов, но также и от других перегрузок, в том числе от коммутационных.
Менее приспособлены для ВЛИ 0,38 кВ ОПН отечественного производства типа ОПН-П1-0,38УХЛ1, у которого оба вывода не изолированы, поэтому после подключения к нему проводников требуется неизолированные выводы этого ОПН заизолировать специальной термоусаживаемой лентой.
Согласно [2] в начале и в конце каждой магистрали ВЛИ 0,38 кВ должны быть установлены на проводах зажимы для присоединенияприборов контроля напряжения и переносного защитного заземления.
Наличие на проводах ВЛИ 0,38 кВ в начале и в конце ее специальных зажимов позволяет подключать в этих местах приборы для измерения напряжения, а также переносное защитное заземление для выполнения ремонтных и регламентных работ на ВЛИ 0,38 кВ.
В качестве такого зажима можно использовать изолированный адаптер типа PMCC, которыйоптимально спроектирован для применения на ВЛИ напряжением до 1 кВ, удобен при монтаже и надежен в эксплуатации.
Для проведения регламентных и ремонтных работ на ВЛИ 0,38 кВ рекомендуется применять набор закороток (перемычек) типа МТ-206 и переносное защитное заземление, состоящее из провода заземления типа МТ-245 (заземляющий проводник) и заземляющего прутка типа PT-INOX-160/AA-1M (заглубляемого в земле).
Заземление ТП 10/0,4 кВ осуществляется присоединением заземляемого оборудования к заземляющему устройству. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора, должно быть не более 4 Ом при номинальном напряжении 380 В. Это сопротивление должно быть обеспечено с учётом заземлителей нулевого провода ВЛИ 0,38 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали трансформатора, т.е. на ТП, не должно быть более 30 Ом. Сопротивление повторных заземлителей нулевого рабочего провода каждой ВЛИ 0,38 кВ должно быть не более 10 Ом.
В курсовом проекте рекомендуется выполнить расчет сопротивления заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ. Заземление ТП 10/0,4 кВ может быть обеспечено не одним лишь искусственным, но и естественным заземлителем, например свинцовыми оболочками кабелей или повторными заземлителями на ВЛИ 0,38 кВ. Искусственный заземлитель может состоять из вертикальных электродов (стержневых заземлителей) и соединительной полосы.
В сельских сетях в качестве стержневого заземлителя рекомендуется применять угловую сталь или трубу. Сопротивление одного заглубленного вертикального электрода, определяется по формуле:
, (34)
где ρр – расчетное значение удельного сопротивления грунта, Ом·м; lВ – длина стержня, м; d – эквивалентный диаметр элемента, для уголка он равен 0,95 от ширины уголка, для полосы - 0,5 от ее ширины, м; t – глубина заложения верхнего конца вертикального элемента, до 0,8 м.
Расчётное значение удельного сопротивления грунта определяется по выражению:
ρР=К·ρ, (35)
где К – коэффициент сезона, равный 1,5 для вертикальных заземлителей и 2,2 - для горизонтальных заземлителей; ρ – удельное сопротивление земли в месте установки подстанции, для Орловской области можно принять: ρ = 60 Ом·м.
Примерное число вертикальных стержней без учёта их взаимного экранирования определяется по выражению:
, (36)
где – общее сопротивление заземляющего устройства при использовании его одновременно для электроустановок до 1 кВ и свыше 1 кВ, Ом.
Общее сопротивление заземляющего устройства для электроустановок до и свыше 1 кВ:
, (37)
, (38)
где IЗНЗ – ток замыкания на землю в сети выше 1 кВ (с изолированной нейтралью).
Ток замыкания на землю определяется по формуле:
, (39)
где Uн – номинальное напряжение, Uн =10 кВ; LВЛ, LКЛ – длина соответственно воздушных линий и кабельных, электрически соединенных между собой (отходящих от общих шин), км.
Для выравнивания потенциала со стороны входа к подстанции должно быть не менее двух вертикальных стержней, причём подойти к ТП можно как с одной стороны, так и с другой. Поэтому число вертикальных стержней должно быть не менее четырех.
Тогда, результирующее сопротивление вертикальных стержневых заземлителей:
, (40)
где ηк.в – коэффициент использования вертикальных стержней (при четырех стержнях ηк.в = 0,5).
Сопротивление соединительной полосы можно определить по формуле:
, (41)
где lГ – длина всей соединительной полосы, м.
Тогда, результирующее сопротивление горизонтального контура с учетом экранирования вертикальными стержнями:
, (42)
где ηк.г – коэффициент использования горизонтального заземлителя (в замкнутом контуре с четырьмя вертикальными стержнями ηк.г = 0,45).
Общее сопротивление заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ определяется по формуле:
. (43)
Полученное значение общего сопротивления заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ должно удовлетворять условию: ≤ 4 Ом.