1.2 Расчёт заземления подстанции 110/35/6 кВ
Для установок напряжением выше 1 кВ сопротивление заземлителя растеканию тока Rз, согласно требованиям ПУЭ, должно быть не более 0,5 Ом.
Сопротивление естественного заземлителя для двух линий Rе определяется по формуле
,
где ron – расчетное, то есть наибольшее (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры, Ом; rт – активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом; nт – число тросов на опоре.
Для стального троса сечением S, мм2, при длине пролета l, м, активное сопротивление, Ом,
,
При использовании естественных заземлителей (предписывается ПУЭ) сопротивление искусственного заземлителя Rи, Ом, меньше требуемого Rз, Ом и равно
где Re – сопротивление растеканию естественного заземлителя, Ом.
Требуемое сопротивление
искусственного заземлителя Rи
с учетом того, что RЗ
= 0,5 Ом и Rе
= 1,5 Ом:
Составляем предварительную схему заземлителя, приняв контурный (распределенный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной lв = 3 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя. По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: Lг = 1358м; n - 28шт.
Составляем расчетную модель заземлителя, представляющую собой горизонтальную квадратную сетку площадью7800 м2 из взаимно пересекающихся полос с вертикальными электродами по периметру. Расчетная модель погружена в однородную землю с расчетным эквивалентным удельным сопротивлением сЭ Ом.м, при котором искомое R имеет то же значение, что и в принятой схеме заземлителя в двухслойной земле.
Вычисляем
Таблица1.2.
а)
длину одной стороны модели, равной
|
S
= 7800 м2.
Длина одной стороны
|
б) количество ячеек m по одной стороне модели: |
|
в)уточняем суммарную длину горизонтальных электродов, м: |
Lг= 2(m + 1) = 2(7 + 1)*88 =1408 м |
г) длину стороны ячейки в модели, м: |
|
д)Расстояние между вертикальными электродами а, согласно формуле, na = 4 , м: |
|
е) суммарную длину lв, м, вертикальных электродов n по формуле Lв = n∙lВ, м: |
Lв = n∙lВ = 28∙3 = 84 м |
ж) относительную глубину погружения в землю вертикальных электродов tотн
|
|
з)
относительную длину lотн,
м, верхней части вертикальных электродов
заземлителя, то есть части, находящейся
в верхнем слое земли:
|
|
и) Находим
значение
|
= 195/80 = 2,438 |
к)
Поскольку 1
|
К
= 0,43(0,533 + 0,272
|
л)Определяем расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта сЭ по формуле:
|
|
м)Предварительно находим коэффициент А , учитывая, что0 < tотн < 0,1, |
А = 0,444 – 0,84 tотн = 0,444 – 0,84∙0,0432 = 0,408 |
н)Вычисляем расчетное сопротивление R рассматриваемого заземлителя по формуле.
|
Это значение R практически совпадает с требуемым сопротивлением искусственного заземлителя (0,75 Ом); некоторая разница допустима, тем более, что в данном случае она повышает условия электробезопасности. |
о)
Общее сопротивление заземлителя
подстанции (с учетом сопротивления
естественного заземлителя)
|
|
п) вычисляют потенциал заземляющего устройства в аварийный период цзу, В, на основании выражения
|
цзу = IЗ RЗ = 5000∙0,442 = 2210 В. Этот потенциал допустим, так как он менее 10 кВ. |
,
м:
= 88 м
принимаем
m
= 7 (целое число).
где
tв
- глубина погружения в землю верхнего
конца вертикального электрода, м;
S
- площадь, занимаемая заземлителем,
м2;
lв
- длина вертикального электрода, м.
,
где h1
– толщина верхнего слоя земли;
где с1 и с2
удельные сопротивления верхнего и
нижнего слоев земли соответственно,
Ом.м;
10, значение К
находим по формуле:
)
= (1,782*0,272+0,533)*0,43=0,438
,
.
где
Iз
– ток замыкания на землю, а Rзу
Rз
Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 х 40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной lв = 3 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов в земле t = 0,8 м.