Заземляющие устройства распределительных устройств

Вот что сразу скажу — многие думают, что заземление в РУ это просто металл в земле. Работал с подстанцией 110/10 кВ под Новосибирском, так там подрядчик забил штыри по паспорту, а переходное сопротивление всё равно завышенное. Оказалось, карта грунтов устарела, весенние паводки изменили структуру. Пришлось экстренно добавлять вертикальные электроды с засыпкой электролитического комплекта. Такие нюансы в ТЗ редко кто прописывает.

Конструктивные особенности заземляющих устройств

Современные РУ требуют учёта плотности компоновки. Взять хотя бы КРУ-6 с ячейками К-59 — там монтаж контура заземления выполняется до установки каркаса, иначе потом не подобраться к точкам соединения. Использовали медные полосы 4×40 мм с переходом на оцинкованную сталь через биметаллические зажимы. Важно не перетянуть соединения — деформация шины ведёт к нарушению переходного сопротивления.

Для КТП-1000 в исполнении ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? применяли комбинированную систему: глубинный электрод 12 м + лучевой контур. Особенность — обязательная установка контрольного стержня в технологическом колодце. На объекте в Красноярске забыли его смонтировать, пришлось вскрывать асфальт для замеров. Теперь всегда проверяем наличие ревизионных точек в проекте.

Материалы — отдельная история. В зоне с агрессивными грунтами (например, под Соликамском) даже оцинкованная сталь корродирует за 3-4 года. Перешли на нержавеющую сталь 08Х17Н13М2, хоть и дороже, но срок службы гарантирован. Кстати, в спецификациях ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? для северных регионов это уже учтено — видел их расчёты по климатическим зонам.

Расчётные параметры и реальные условия

По нормам сопротивление заземления должно быть не более 0.5 Ом для РУ 110 кВ. Но на практике в глинистых грунтах добиться стабильных показателей сложно. Помню случай на подстанции ?Восточная? — зимой замеры показывали 0.3 Ом, а после таяния снега подскочило до 1.2 Ом. Причина — верховодка в верхних слоях грунта. Пришлось бурить дополнительные скважины для глубинных электродов.

Современные программы типа Электрик или ZANDZ дают хорошие теоретические выкладки, но не учитывают сезонные колебания. Теперь всегда закладываем 30% запас по длине электродов. Кстати, в расчётах ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? для своих КРУН-10 кВ видел поправочные коэффициенты на пучнистость грунтов — это правильный подход.

Особенно проблематично с переносными заземлениями. В РУ-6 кВ одного нефтеперерабатывающего завода столкнулись с тем, что штатные переносные заземления не подходили по расстоянию до токоведущих частей. Разрабатывали индивидуальные конструкции с изолирующими штангами разной длины. Такие нюансы в каталогах оборудования не найти.

Монтажные тонкости

При монтаже контура в существующих РУ часто мешают подземные коммуникации. В Нижневартовске при реконструкции подстанции 35/6 кВ наткнулись на незадокументированный кабель связи 1970-х годов. Пришлось менять конфигурацию контура, добавлять вертикальные электроды с обходом зоны риска. Теперь всегда требуем проведения дополнительной шурфовки перед монтажом.

Соединения — самый критичный узел. Испытывали разные методы: сварка встык, накладные пластины, прессовые гильзы. Наиболее надёжными показали себя термоваренные соединения с контролем качества шва ультразвуком. В проектах ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? для своих КТПБ-25 видел применение болтовых соединений с пружинными шайбами — решение спорное, но для быстросборных конструкций оправдано.

Анкерное крепление к фундаменту — часто упускаемый момент. В ветреных регионах (Калмыкия, Астраханская область) бывает вырыв контура из грунта. Теперь используем винтовые сваи с бетонированием оголовков. Дополнительно ставим демпфирующие прокладки в местах прохода через фундамент — температурные расширения никто не отменял.

Эксплуатационные проблемы

Коррозия — бич всех заземляющих устройств. На химическом заводе в Дзержинске за 2 года ?съело? 4 мм стальной полосы. Применили катодную защиту с импульсным током, но пришлось пересматривать всю систему уравнивания потенциалов. Интересно, что в документации к РУ-10 кВ от ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? нашли рекомендации по использованию ингибиторов коррозии — взяли на вооружение.

Сезонные колебания — отдельная головная боль. В Забайкалье зимой грунт промерзает на 2.5 метра, что полностью меняет картину растекания тока. Устанавливали системы подогрева грунта вокруг критичных точек — дорого, но эффективно. Альтернатива — глубинные электроды до 15 метров, но это уже буровые работы со спецтехникой.

Контроль состояния — вечная проблема. Внедрили систему непрерывного мониторинга с датчиками коррозии и беспроводной передачей данных. Первый опыт был на подстанции 220 кВ — выявили неравномерность износа электродов в углах контура. Теперь эту информацию закладываем в проекты новых объектов.

Перспективные решения

Композитные материалы начинают применяться, но пока осторожно. Испытывали стеклопластиковые стержни с медным покрытием — электропроводность хорошая, но вопросы по механической прочности остаются. В новых разработках ООО ?Чэнду Чэньси Электрик? видел варианты гибридных конструкций для сейсмических зон — перспективное направление.

Цифровизация контроля — тренд последних лет. Внедряли систему с IoT-датчиками и предиктивной аналитикой. На подстанции в Татарстане это позволило спрогнозировать необходимость замены участка контура за 6 месяцев до критического износа. Правда, пришлось решать вопросы с электромагнитной совместимостью в зоне сильных полей.

Модульные решения для быстрого восстановления — актуально для аварийных служб. Разработали комплект из готовых секций с болтовыми соединениями — можно оперативно заменить повреждённый участок без полного демонтажа. Такие решения особенно востребованы для мобильных подстанций и временных схем электроснабжения.