9. Расчет заземляющих устройств подстанции
Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения. Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением.
Проведем расчет заземляющего устройства для ОРУ 220 кВ. Расчет будем производить с учетом допустимого напряжения прикосновения по /1, с. 595/.
Для определения допустимого напряжения прикосновения необходимо вычислить расчетную длительность воздействия,
,
где
-
время действия релейной защиты;
-
полное время отключение выключателя.
По /1, с. 596/ с учетом длительность воздействия определяем допустимое напряжение прикосновения UП.ДОП=400 В.
В реальных условиях удельное сопротивление грунта неодинаково по глубине. В расчетах многослойный грунт представляется двухслойным: верхний толщиной h с удельным сопротивлением ρ1, нижний с удельным сопротивлением ρ2. Величины ρ1, ρ2, h можно определить на основе замеров. По /1, с. 600/ принимаем ρ1= 500 Ом/м, ρ2= 60 Ом/м, h = 2 м.
Для
дальнейшего расчета необходимо
определить размеры подстанции по /1, с.
510/ определяем длину ОРУ, м,
,
где а, б, в, г, к, л – размеры типового ОРУ выбранные по /1, с. 514/;
-
расстояние от оборудования до забора;
-
расстояние необходимое для размещения
трансформатора напряжения и разрядника
выбранное по /1, с. 511/.
Определяем ширину ОРУ, м,
,
следовательно площадь подстанции
S=
Lд
Lш
=
где
-
размер типового ОРУ выбранный по /1, с.
514/;
-
количество ячеек;
-
ширина дороги.
С учетом найденных размеров можем представить план заземления подстанций на рисунке 5
Рисунок 6 – План заземления подстанции
Напряжение на заземлителе определится по /1, с. 598/,
,
где
-
коэффициент напряжения прикосновения;
для сложных заземлителей он определяется
по формуле данной в /1, с. 598/,
,
где M – параметр, зависящий от отношения ρ1/ρ2, по /1, с. 599/ М = 0,806 при ρ1/ρ2=500/60=8,3;
–
коэффициент,
определяемый по сопротивлению тела
человека;
lВ – длина вертикальных заземлителей, lВ = 5м;
LГ – суммарная длина всех горизонтальных заземлителей, определяется по плану подстанции LГ = 5574 м;
а – расстояние между вертикальными заземлителями, а = 5.0 м;
S – площадь заземляющего устройства, м2;
Определяем коэффициент ,
,
где
-
сопротивление тела человека;
.
Определяем коэффициент напряжения прикосновения,
.
Определяем напряжение на заземлителе, В,
,
Тогда сопротивление заземляющего устройства определится,
,
где
-
ток, стекающий с заземлителя проектируемого
заземляющего устройства при однофазном
КЗ.
Определяем сопротивление заземляющего устройства, Ом,
.
Для дальнейшего расчета заменяется сложный действительный заземлитель подстанции на более простую квадратную расчетную модель. Замена производится из условия равенства площадей реального заземляющего устройства и его модели. Длина стороны модели определится из следующего выражения, м,
.
Определяем число ячеек расчетной модели,
,
принимаем m=22
Длина полос в расчетной модели, м,
.
Длина сторон ячейки, м,
.
Число вертикальных заземлителей по периметру контура при α/lВ=1,
,
принимаем
=99
Общая длина вертикальных заземлителей, м,
.
Относительная глубина,
,
тогда
.
По /1, с. 600/ для ρ1/ρ2=8,3, α/lВ=1,
,
определяем ρЭ/ρ2=1,4 , тогда ρ2=1,4 , ρЭ=1,4·60 =84 Ом·м
Определяем общее сопротивление заземлителя, Ом,
,
что меньше допустимого сопротивления заземлителя, так как необходимое условие выполняется, то делаем вывод о пригодности заземляющего устройства.
Найдем напряжение прикосновения, В,
,
что меньше допустимого напряжение прикосновения.