Uziemienia w sieciach elektroenergetycznych Witold Hoppel, Robert Marciniak

Spis treści książki

Wykaz ważniejszych oznaczeń XI Wykaz tabel XV 1. Wstęp 1 2. Definicje 5 2.1. Uwagi wstępne 5 2.2. Definicje z zakresu urządzeń i sieci elektrycznych 6 2.3. Definicje podstawowe z zakresu ochrony przed porażeniami 8 2.4. Napięcia i natężenia prądu 9 2.5. Definicje związane z uziemieniami 11 2.6. Definicje z zakresu korozji i elektrochemii 15 3. Oddziaływanie prądu na organizm człowieka 17 3.1. Uwagi wstępne 17 3.2. Definicje dotyczące oddziaływania prądu na organizm człowieka 18 3.3. Impedancja ciała człowieka 19 3.4. Oddziaływanie prądu na serce człowieka 28 3.5. Powierzchnia dłoni człowieka 32 4. Powstawanie zagrożenia porażeniowego, ogólne zasady uziemień i ich rola w sieciach, pierwotne wartości kryterialne 35 4.1. Wstęp 35 4.2. Mechanizmy powstawania zagrożenia porażeniowego przy dotyku pośrednim w urządzeniach o napięciu powyżej 1 kV 36 4.3. Rola uziemień w zmniejszaniu napięć spodziewanych 39 4.4. Napięcie dotykowe 41 4.5. Napięcie krokowe 47 4.6. Dopuszczalne wartości napięć dotykowych rażeniowych 50 4.7. Dopuszczalne wartości napięć krokowych rażeniowych 57 5. Rezystywność gruntu 59 5.1. Wiadomości ogólne 59 5.2. Definicja rezystywności gruntu 60 5.3. Grunty i gleby 61 5.4. Wpływ różnych czynników na rezystywność gruntu 66 5.5. Zmienność rezystywności gruntów w warunkach naturalnych 76 5.5.1. Uwagi ogólne 76 5.5.2. Źródło danych 78 5.5.3. Wyniki z poligonu 80 5.5.3. Uogólnienie obserwacji 86 5.5.4. Możliwe kierunki rozwiązania problemu 88 5.6. Podsumowanie 91 6. Beton i jego właściwości elektryczne 93 6.1. Uwagi wstępne 93 6.2. Własne kryterium oceny przewodności betonu 97 6.3. Ocena przewodnictwa betonu 99 6.3.1. Uwagi wstępne 99 6.3.2. Opis próbek betonu 100 6.3.3. Badanie zależności rezystywności próbki od przyłożonego napięcia 101 6.3.4. Wpływ temperatury na rezystywność betonu 103 6.3.5. Badanie wpływu wilgotności betonu na jego rezystywność 105 6.3.6. Badania rezystywności próbek betonu narażonych na działanie roztworów glebowych 107 6.3.7. Badania rezystywności zewnętrznej warstwy betonu gotowych żerdzi wirowanych 108 6.4. Wnioski 109 7. Parametry i rozpływ prądu ziemnozwarciowego 111 7.1. Uwagi wstępne 111 7.2. Czas trwania zakłócenia 112 7.2.1. Podstawy 112 7.2.2. Obliczanie dla potrzeb doboru elementów instalacji ze względu na zagrożenie porażeniem 112 7.2.3. Obliczanie dla potrzeb doboru elementów instalacji ze względu na zjawiska cieplne 117 7.3. Prądy uwzględniane przy doborze instalacji uziemiających 119 7.4. Przykłady rozpływów prądów ziemnozwarciowych 128 7.4.1. Przykład z normy PN-EN 50522 [N11] 128 7.4.2. Typowa polska stacja 110 kV/SN 132 7.4.3. Słup linii SN 134 7.4.4. Słup linii WN 138 7.4.5. Stacja SN/nn zasilana linią napowietrzną 141 7.4.6. Stacja SN/nn zasilana linią kablową 144 7.4.7. Stacja SN/nn z rozdzielonymi uziemieniami 146 8. Teoria i obliczanie uziemień 147 8.1. Funkcje uziemień 147 8.2. Uziemienia ochronne 149 8.3. Uziomy pojedyncze 150 8.3.1. Uziom pionowy 150 8.3.2. Uziom poziomy 159 8.3.3. Uziom pierścieniowy 166 8.4. Uziomy złożone 167 8.4.1. Uwagi ogólne 167 8.4.2. Symetryczny układ trzech uziomów pionowych 170 8.4.3. Uziom otokowy 170 8.4.4. Uziomy pionowe na obwodzie kwadratu wg normy BS 7430 171 8.4.5. Uziom rzędowy 173 8.4.6. Uziom kratowy 177 8.4.7. Uziom kratowy rozbudowany o uziomy pionowe 180 8.5. Dywagacje 181 9. Wymagania cieplne i mechaniczne dla uziomów 183 9.1. Nagrzewanie 183 9.1.1. Nagrzewanie gruntu 183 9.1.2. Nagrzewanie uziomów i przewodów uziemiających 187 9.2. Minimalne wymiary uziomów ze względu na wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję 202 9.3. Minimalne wymiary przewodów uziemiających ze względu na wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję 212 10. Ochrona przed porażeniami przy dotyku pośrednim w stacjach elektroenergetycznych 216 10.1. Zakres 216 10.2. Algorytm podstawowy 217 10.3. Ogrodzenia zewnętrzne wokół stacji elektroenergetycznej 227 10.4. Rurociągi 228 10.5. Szyny kolejowe 228 10.6. Kable telekomunikacyjne 229 10.7. Obwody wtórne przekładników 229 10.8. Studzienka kontrolna 230 10.9. Uziom kratowy 231 10.10. Słup nieprzewodzący z aparaturą łączeniową 232 10.11. Stacje transformatorowe i/lub aparatura łączeniowa zamontowane na słupach - zasady ogólne 232 10.12. Stacja SN/nn jako obiekt szczególny 233 10.12.1. Uwagi wstępne 233 10.12.2. Skutki zwarcia po stronie SN 235 10.12.3. Warunki dla stacji SN/nn zasilającej sieć TN o wspólnym uziemieniu 239 10.12.4. Stacja SN/nn z rozdzielonymi uziemieniami 248 11. Uziemienia słupów napowietrznych linii elektroenergetycznych o napięciu powyżej 1 kV 253 11.1. Uwagi wstępne 253 11.2. Dobór uziemień słupów z punktu widzenia ochrony odgromowej 255 11.3. Algorytm projektowania instalacji uziemiającej słupa 260 11.4. Wyjątki od algorytmu 270 11.5. Zmodyfikowane algorytmy oceny układu uziomowego słupów 274 11.5.1. Sieć o punkcie neutralnym uziemionym bezpośrednio, przez rezystor lub za pomocą układu równoległego 274 11.5.2. Sieć z izolowanym punktem neutralnym, skompensowana lub z dekompensacją 276 11.6. Określenie rezystywności gruntu 280 11.7. Słup z aparaturą łączeniową lub pomiarową 284 11.8. Słup z głowicą kablową 285 11.9. Wykonanie uziemień przy słupach betonowych linii SN 286 11.10. Uwagi praktyczne 289 12. Zagadnienia różne 293 12.1. Uziomy naturalne 293 12.2. Zespolona instalacja uziemiająca 294 12.3. Unikanie zjawiska wynoszenia potencjału 300 12.4. Uziemienia w liniach nn 300 13. Zagrożenia korozyjne instalacji uziemiających 304 13.1. Wprowadzenie 304 13.2. Mechanizmy i typy korozji występujące w układach uziomowych 305 13.3. Wnioski 318 14. Konstrukcja uziomów 320 14.1. Wprowadzenie 320 14.2. Konstrukcje uziomów 320 14.2.1. Uziomy fundamentowe 320 14.2.2. Kratownice i uziomy płytowe 320 14.2.3. Uziomy poziome 321 14.2.4. Uziomy pionowe 322 14.3. Sposoby pogrążania uziomów pionowych 325 14.4. Sposoby łączenia uziomów poziomych i pionowych 326 15. Badania związane z instalacjami uziemiającymi 329 15.1. Wstęp 329 15.2. Pomiar rezystywności gruntu 329 15.3. Pomiar napięć dotykowych rażeniowych 331 15.4. Sprawdzanie ciągłości instalacji uziemiającej 344 15.5. Pomiary rezystancji uziemienia 346 Literatura 356 Artykuły, książki, źródła internetowe 356 Normy 358 Inne piśmiennictwo 359 Załącznik nr 1. Niesamowite porażenie zwierząt 360 Załącznik nr 2. Uwagi do normy dotyczącej uziemień stacji elektroenergetycznych o napięciu powyżej 1 kV