CC BY
4М.С. Шаргар
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Рассмотрены факторы, влияющие на характеристику заземляющих устройств. Проанализированы причины коррозионных процессов в заземляющих устройствах. Проведен анализ действующей методики проверки параметров заземляющего устройства и предложено использовать математическую модель для оценки состояния заземляющего устройства на основании измерения косвенных параметров.
Ключевые слова: заземляющие устройства, диагностика, коррозия, заземление.
Заземляющие устройства являются важнейшим элементом, обеспечивающим электробезопасность и нормальное функционирование электроустановок сетевого хозяйства и потребителей. Также заземляющие устройства непосредственно влияют на защиту электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений, обеспечение электромагнитной совместимости, работу релейной защиты.
Во время эксплуатации параметры заземляющего устройства изменяются под действием окружающей среды. На характеристики заземляющего устройства влияют химико-минеральный состав грунта, температура, влажность, кислотность, бактериальный и газовый состав, электропроводности и вид грунта. Основным негативным фактором, возникающим с течением времени является коррозия, которая разрушает электроды и приводит к возрастанию сопротивления заземляющего устройства, основного электрического параметра его характеризующего. Такое изменение сопротивления заземляющего устройства может привести к отказу релейной защиты и автоматики, появлению высокого напряжения на корпусах электрооборудования, ускоренному выходу из строя электрооборудования, высокой опасности поражения электрическим током персонала [1].
Цель: разработать систему оценки состояния заземляющего устройства на основании измерения косвенных параметров.
Заземляющее устройство представляет собой систему из естественных и искусственных заземли-телей, а также заземляющие проводники для соединения корпусов электрооборудования к заземлителям.
Основные элементы заземляющего устройства - это вертикальные и горизонтальные электроды, связанные между собой в единый контур, а также заземляющие сетки и заземляющие проводники.
Эффективность заземляющего устройства определяется его сопротивлением, зависящим от множества факторов, как непосредственно конфигурацией и видом электродов, так и параметрами грунта, и глубиной погружения.
Как правило, из-за коррозии наиболее подвержены повреждению: сварные соединения в грунте, заземляющие проводники в месте их входа в грунт, непосредственно под поверхностью грунта, горизонтальные заземлители и нижние концы вертикальных электродов. Наиболее значимыми факторами, влияющими на процессы коррозии в заземляющем устройстве, являются: влажность грунта и наличие блуждающих токов [2].
При проверке заземляющего устройства производится измерение параметров заземляющего устройства посредством специализированных приборов и проводится проверочный расчет ключевых показателей с помощью рекомендованных компьютерных программ (определение потенциалов и токов нормального режима, схемы заземляющего устройства, удельного сопротивления грунта, сопротивления заземляющего устройства, напряжения на заземляющем устройстве, напряжения прикосновения, распределения потенциалов и токов промышленной частоты по элементам заземляющего устройства при токах короткого замыкания, и пр) [3].
При этом для выполнения полноценной проверки требуется определить большой объем исходных данных, провести визуальный осмотр заземляющего устройства. Такие мероприятия требуют непосредственного визуального контроля выкопанного заземляющего устройства.
© М.С. Шаргар, 2022.
Научный руководитель: Гапич Дмитрий Сергеевич - доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроснабжение и энергетические системы», ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, Россия.
Определение состояния заземляющего устройства с помощью математической модели имеет ряд преимуществ в сравнении с действующими методиками. Так, применение уравнений регрессии позволяет снизить количество работ по откапыванию элементов заземляющего устройства, уменьшить количество проводимых замеров параметров заземляющего устройства и количества собираемых исходных данных, уменьшить количество визуальных осмотров, все это в совокупности снижает трудозатраты при проведении исследования параметров заземляющего устройства.
Основные исходные данные, необходимые для определения состояния заземляющего устройства является: среднегодовое значение влажности грунта в месте нахождения заземляющих электродов, значение блуждающих токов, масса заземляющих электродов и время их нахождения в эксплуатации.
Коррозионное состояние по итогам расчетов в модели определяется по полученным значениям потери массы электродов и изменению сопротивления растеканию тока заземляющего устройства.
Потеря массы электродов свидетельствует о уменьшении сечения электродов вследствие коррозии, а следовательно, и увеличению сопротивления растеканию тока заземляющего устройства. Такое заземляющее устройство при возникновении аварийного режима вследствие короткого замыкания или атмосферного/коммутационного перенапряжения может не выдержать протекающего через него тока или привести к значительному увеличению импульсного напряжения.
Теоретическую и практическую значимость представляет методика косвенного определения состояния заземляющего устройства, которая не требует откапывания заземляющего устройства.
Библиографический список
1. Абдуллоев, Р.Т. Моделирование заземляющих устройств / Р.Т. Абдулоев // материалы VI Международной заочной научно-практической конференции «Энергетика в современном мире». Чита: ЗабГУ, 2013. С. 30-33.
2. Абдуллоев, Р.Т. Факторы, определяющие состояние заземляющих устройств тяговых подстанций / Р.Т. Абдуллоев, С.А. Тропин, В.М. Галеев // Безопасности жизнедеятельности глазами молодежи: сборник материалов III — й Всероссийской конференции (с международным участием) / под. ред. А.И. Сидорова. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. — С. 5—7.
3. Борисов, Р.К. Диагностики заземляющих устройств электрических станций / Р. К. Борисов, Ю.В. Жарков // Третья российская конференция по заземляющим устройствам: Сборник докладов. Сибирская энергетическая академия. Новосибирск, 2008. С. 131—136.
ШАРГАР МАРИЯ СЕРГЕЕВНА — соискатель, ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, Россия.
