5. Расчёт контура заземления

Выбор и расчёт системы заземления тяговой подстанции производят, исходя из условии безопасности напряжения прикосновения. В момент прикосновения человека к заземлённому оборудованию, находящемуся под потенциалом, часть заземлителя шунтируется телом человека R_ч и сопротивлением растекания тока от ступней на землю R_с. На тело человека будет действовать напряжение:

U_ч = U_пр – U_с, (32)

где U_c = I_ч·R_c –падение напряжение в сопротивлении растеканию с двух ступней человека на землю.

Если принять ступню за диск радиусом 8 см, то

(33)

где удельное сопротивление верхнего слоя земли, Ом м;

r –радиус ступни, м.

Опасность поражения зависит от тока I_ч и длительности его протекания через тело человека. Зная допустимый ток I_чдоп, найдено допустимое напряжение прикосновения:

где R_ч – сопротивление тела человека, принято R_ч 1000 Ом;

Наибольшее допустимое значение напряжения прикосновения принимаем 400 В.

За расчетную длительность воздействия принято:

Сложный заземлитель заменяется расчётной квадратной моделью при условии равенства их площадей S, общей длины L горизонтальных проводников, глубины их заложения t, числа и длины вертикальных заземлителей. В реальных условиях удельное сопротивление грунта неодинаково по глубине. В расчётах многослойный грунт представлен двухслойным: верхний толщиной h₁ с удельным сопротивлением , нижний с удельным сопротивлением . Величины , ,h₁ приняты на основе замеров с учётом сезонного коэффициента k_с.

Определяем напряжение на заземлителе:

Напряжение на заземлителе определяется по следующей формуле:

(34)

где k_n – коэффициент напряжения прикосновения; для сложных заземлителей определяется по формуле:

(35)

где l_в – длина вертикального заземлителя принята l_в =5 м;

L_Г – длина горизонтального заземлителя, м;

L_Г =2·17·80=2720 м;

а – расстояние между вертикальными заземлителями, принято а = 5м;

S – площадь заземляющего устройства, принята S = 6400 м² при площади 80×80 м.

М – параметр, зависящий от / ; принято при / = 5, М = 0,75;

– коэффициент, определяемый по сопротивлению человека R_ч и сопротивления растекания тока от ступеней R_с:

Естественных заземлителей нет.Заземляющее устройство, выполненное по нормам напряжения прикосновения должно обеспечить в любое время года ограничение U_пр до нормированного значения в пределах всей территории подстанции, а напряжение на заземляющем устройстве U_з должно быть не выше 10 кВ.

Условие U_з < 10 кВ выполнено.

Так как U_з=I_з·R_з, то сопротивление заземляющего устройства:

Общее сопротивление заземлителя:

где

Для / =5, а/l_в =1.

Определено / = 1,45.

L_в = l_в·n_в,

где n_в – число вертикальных заземлителей.

L_в = 5·64=320.

Что меньше R_з.доп =0,49 Ом.

Найдём напряжение прикосновения:

Что гораздо меньше допустимого значения 152 В.

Спецификация

Даная спецификация прилагается к однолинейной схеме проектированной тяговой подстанции переменного тока.

№ п/п	Обозначение	Тип аппарата	Наименование	Количество
РУ -110 кВ
1.	Т1-Т2	ТДНЭ25000/110-У1	Главный понижающий трансформатор	2
2.	Q1-Q2	ВНЭ110/630	Высоковольтные выключатели переменного тока	2
3.	QS1-QS14	РНДЗ-2-110	Разъединитель	14
4.	ТА1-ТА13	ТОЛ-110Б-У1	Измерительный трансформатор тока	13
5.	FV1-FV2	ОПН-110	Ограничитель перенапряжения	2
7.	TV1,TV2	ЗНОЛ-110-У1	Измерительный трансформатор напряжения	2
РУ-27 кВ
8.	Q3-Q9	ВБЦО-35	Высоковольтный выключатель	6
10.	QS15-QS31,QS43-48	РНД-(3)2-35	Разъединитель	21
11.	TV3-TV4	ЗНОЛЭ-35	Измерительный трансформатор напряжения	2
12.	ТА16-ТА24	ТЛК	Измерительный трансформатор тока	8
13.	FV3-FV8	ОПНп-10/29	Ограничитель перенапряжения	5
РУ -10 кВ
19.	Q9-Q16	BBTEL-10	Выключатель	5
20.	QS32-QS41	РВС3200/3,3	Разъединитель	9
21.	FV9,FV10	ОПНп-10/29	Ограничитель перенапряжения	2
28.	ТА25-TA43	ТПОЛ-10-У3	Трансформатор тока	18