- принципи пристрою
- застосування
- Навіщо заземлювати
- дугогасильні реактори
- Створення зовнішнього контуру
- Захист від блискавок
- Створення внутрішнього контуру
Від виробників електроенергії передається струм високої напруги. Щоб їм могли користуватися споживачі на побутовому рівні, застосовують знижувальні трансформатори. Згідно ПУЕ для них необхідно застосовувати захисне заземлення. Передбачено зовнішній і внутрішній контур заземлення. Встановлюють також захист від ударів блискавки.
принципи пристрою
Трансформатор перетворює (трансформує) параметри змінного електричного струму. Відбувається це завдяки явищу електромагнітної індукції. Основні деталі приладу - котушки (обмотки) з проводами і феромагнітний сердечник. На одну котушку струм надходить, і вона називається первинною. Вторинних котушок може бути 1, 2 і більше. З них знімається струм зі зміненими характеристиками.
У підвищувального трансформатора число витків на вторинній обмотці більше, ніж на первинній. У прямого зв'язку збільшується індуковане напруга з одночасним зниженням сили струму.
Пристрій понижуючих трансформаторів інше. Вони зроблені з точністю навпаки. Число витків в первинній обмотці у них більше, ніж на вторинній обмотці, тому індуковане напруга знижується. На великі відстані вигідніше передавати електрику високої напруги і низької сили струму, оскільки втрати енергії на виділення тепла найменші. Так і надходять. А трансформатори згодом перетворять струм до необхідних параметрів.
Спосіб з'єднання обмоток трансформатора може бути обраний «трикутник», «зірка» чи «зигзаг». У разі «трикутника» обмотки з'єднані послідовно, утворюючи замкнутий контур. Спосіб «зірка» передбачає з'єднання кінців фазних обмоток в одну точку. Її називають нульовою (нейтральної) точкою. У разі «зигзага» кожна фазна обмотка складається з 2-х частин на різних стрижнях. З'єднання 2-х частин відбувається назустріч один одному. Утворилися три висновки з'єднують, як «зірку».
Для трансформаторів високої напруги застосовують з'єднання «зірка». Заземлюється нульова точка або кінець вторинної обмотки. При об'єднанні в «зірку» заземляють фазний провід.
застосування
Для перетворення струму, який передається по електричних мережах, застосовують силові трансформатори. Такі пристрої здатні працювати з великими потужностями. Вони перетворять напругу на лініях з 35 ... 750 кВ в напругу 6 і 10 кВ і далі в 400 В. Після цього електроенергією можуть користуватися споживачі на побутовому рівні.
Трансформатори струму використовують, щоб знижувати струм до необхідної величини. Їх застосовують в схемах безконтактного управління, щоб убезпечити людей і техніку від ураження струмом. Трансформатори струму застосовують також в вимірювальних і захисних пристроях, схемах сигналізації і в інших приладах.
Особливість трансформатора струму в тому, що його вторинна обмотка працює в режимі, близькому до короткого замикання. Якщо з якоїсь причини відбувається розрив ланцюга на вторинній обмотці, то напруга на ній підвищується до значних величин. Стрибок напруги може викликати поломку обладнання, включеного в мережу. Тому має бути присутнім захисне заземлення.
Існують також трансформатори напруги, імпульсні трансформатори, автотрансформатори, зварювальні та інші. Для кожного з них існують своя схема і особливості підключення заземлення. Щоб правильно його виконати, необхідно вивчити технічну документацію до обладнання.
Навіщо заземлювати
Заземлення нейтрали трансформатора необхідно для створення стабільної роботи електроустановки і безпеки людей, які можуть перебувати на підстанції. Робоча заземлення на трансформаторі є частиною захисного. Це означає, що заземлення, призначене для стабільної роботи пристрою, також захищає від ураження струмом.
Правила улаштування електроустановок вимагають, щоб всі силові трансформатори були заземлені.
У трансформаторах напруги заземлюється тільки трансформатор. Згідно з правилами улаштування електроустановок у трансформатора напруги заземлення вторинної обмотки відбувається шляхом з'єднання загальної точки або одного з кінців обмотки з заземлюючим провідником.
У трансформаторах струму заземляются вторинні обмотки. Для підключення провідників передбачені спеціальні затиски. Обмотки декількох установок можна з'єднувати одним провідником і підключати до однієї шині.
В електротехніці виділяють поняття мережі з ефективно заземленою нейтраллю. Воно може бути застосовано для силового трансформатора, у якого заземлене більшість нейтралей обмоток (глухе заземлення нейтралі). Якщо станеться однофазное замикання, то напруга на пошкоджених фазах не повинно бути вище 1,4 напруги на робочих фазах в нормальних умовах.
дугогасильні реактори
У мережах, розрахованих на 110 кВ і вище, передбачений захист з глухозаземленою нейтраллю. Якщо мережа розрахована на 35 кВ і нижче, то застосовується заземлення з ізольованою нейтраллю.
Перевага ізольованою нейтралі в тому, що якщо станеться замикання фази на землі, то це не призведе до короткого замикання. На трансформаторах з системою ізольованою нейтралі встановлюють дугогасильні реактори. Вони компенсують ємнісні струми, що виникають при замиканні на землю.
Справа в тому, що вздовж лінії електропередачі накопичується електричний заряд (ємнісний електрику). І як тільки відбувається розрив або інше ушкодження ізоляції, при контакті із землею виникає струм. Якщо він досягає 30 А, утворюється розрядна дуга. В результаті кабель нагрівається, починає руйнуватися ізоляція і разом з нею провідник.
Таке явище призводить до двофазному і трифазного замикання. Спрацьовує захист, і трансформатор повністю відключається. Знеструмленими залишаються сотні і тисячі споживачів електроенергії.
Щоб цього не сталося, встановлюють дугогасильні реактори. Нейтраль заземляють через них. Під час однофазного замикання на землю зростає індуктивність дугогасного реактора. Індуктивна провідність компенсує емкостную, і електрична дуга не виникає.
Через дугогасильні реактори заземляють нейтраль первинної обмотки одного з трансформаторів мережі, в якій з'єднання обмоток відбувається по типу «зірка-трикутник».
Якщо сталося замикання на землю, то завдяки такій системі заземлення, трансформатор зможе працювати протягом ще 2-х годин, поки неполадки не будуть усунуті.
Створення зовнішнього контуру
Щоб зробити зовнішній контур заземлення трансформатора, застосовують вертикальні електроди, з'єднані горизонтальними перемичками. Перемички виконують з листової сталі товщиною 4 мм і шириною 40 мм. Електроди встромляють в грунт по периметру трансформатора.
Перевіряють питомий опір ґрунту. Воно повинно складати максимум 100 Ом * м. Виходячи з цього, потрібно створити контур опором максимум 4 Ом.
Якщо взяти коло діаметром 16 м, з умовним трансформатором посередині, то для створення заземлюючого контуру буде потрібно мінімум вісім електродів довжиною по 5 м кожен. Їх розміщують на відстані приблизно 1 м від фундаменту трансформаторної станції. Чим ближче стрижні будуть розташовуватися до стіни, тим краще. Горизонтальні смужки-з'єднання укладають на ребро на глибину 0,5-0,7 м.
Така вимога до розташування пов'язано з питаннями безпеки. Заземлювач не повинен бути пошкоджений під час проведення будь-яких ремонтних та будівельних робіт.
Захист від блискавок
Щоб виконати блискавкозахисту трансформаторної підстанції з металевим дахом, необхідно з'єднати дах із зовнішнім контуром заземлення.
З'єднання відбувається в двох протилежних точках. Тобто в одній точці покрівля з'єднується з зовнішнім контуром, і з боку, розташованої навпроти, також відбувається з'єднання покрівлі з контуром. З'єднувальним провідником стає дріт товщиною 8 мм.
Якщо покрівля не металева, то на ній нагорі створюють спеціальний молниеприемник.
Створення внутрішнього контуру
Трансформаторна підстанція розділена на 3 приміщення. Окремо роблять приміщення для високої та низької напруги - це приміщення розподільних пристроїв (для входу і виходу). І окремо передбачена трансформаторна камера, безпосередньо для трансформатора.
У кожному відділенні повинна бути прокладена заземлювальна смуга. Її прикріплюють до стін на висоті 0,4 ... 0,6 м, щоб заземлити всі частини з металу, не призначені для проведення струму. Для кріплення застосовують дюбеля або спеціальні тримачі круглих і плоских заземлюючих провідників.
До заземляющей смузі підключають швелер, призначений для установки трансформатора. Він розміщений в стягуванні підлоги. Під'єднують і інші деталі (шинний міст, металеві елементи бар'єру, кріпильні деталі, місце приєднання переносного заземлення). До системи заземлення підключають всі опорні конструкції з металу і сталеві каркаси.
Для розбірних з'єднань застосовують болти, в інших випадках елементи зварюють між собою. Для закріплення переносного заземлення використовують гайку з вушками «баранчик». Перемички роблять з гнучкого мідного дроту ПВ3. Однак ізоляційну оболонку з такого проводу треба зняти, щоб можна було стежити за цілісністю жив.
Закладення в стіни здійснюють за допомогою вставки гільз і заповненням вільного простору негорючим матеріалом. Смугу забарвлюють в жовтий колір із зеленими смугами. Таку забарвлення має захисний нульовий провід. Нульову шину підключають до заземлювального контуру. Корпус трансформатора з'єднують з контуром перемичками. При огляді трансформатора на вхід ставлять захисний бар'єр і навішують табличку «Обережно! Висока напруга!".