2. Варіанти завдань

Задача 1 (з рішенням). Розрахувати заземлюючий пристрій трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ насосної станції, розташованої у першій кліматичній зоні. Від підстанції відходять три ведучі лінії 380/220 В, на яких намічено виконати 6 повторних заземлень нульового проводу. Питомий опір ґрунту при оптимальній вологості 120 Ом·м. Заземлюючий контур виконаний у вигляді прямокутного чотирикутника шляхом закладення в ґрунт вертикальних стальних стержнів довжиною 3 м і діаметром 12 мм, з’єднаних між собою стальною штабою 40×4 мм. Глибина закладення стержнів 0,8 м. Струм замикання на землю на стороні 10 кВ І₃ = 8 А (рис. 6.1).

Варіанти завдань:

№ з/п	Питомий опір ґрунту, Ом∙м	Довжина стержня, м	Діаметр стержня, мм	Стальна штаба, мм	Глибина закладення стержнів, м	Струм замикання на землю, А
1	120	3,5	12	35х3,5	0,9	9
2	110	3	14	40х4	0,7	7
3	100	2,5	10	45х4,5	0,8	8
4	120	3,7	15	30х3	1	10
5	110	3,2	12	40х4	0,75	7,5
6	100	2,8	13	35х3,5	0,85	8,5
7	120	2,9	14	45х4,5	0,95	9,5
8	110	2,6	14	30х3	0,8	8
9	100	3,1	13	35х3,5	0,7	7
10	120	3,3	15	40х4	0,85	8,5

Рішення. В установках напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю опір заземлюючого пристрою, до якого приєднується нейтраль трансформатора, повинен бути не більшим 4 Ом. Так як заземлюючий пристрій, що розраховується, одночасно використовується для електроустановки напругою понад 1000 В (трансформаторна підстанція 10/0,4 кВ) з малим струмом замикання на землю (І₃ = 8 А < 500 А), то допустимий опір заземлюючого пристрою визначається за формулою:

6.7

За допустимий опір заземлення приймаємо менше із значень:

• отриманих при розрахунку по формулі (6.7)

• або необхідного для заземлення електроустановок напругою до 1000 В (4 Ом).

Рис. 6.1. Схема заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції: 1 - запобіжники; 2 - електродвигун; 3 - з’єднувальна штаба; 4 - заземлювач

Визначаємо опір одиночного вертикального стержня за формулою:

6.8

де l - довжина стержня, м; ρ - питомий опір грунту Ом·м; d - зовнішній діаметр стержня, м; t - відстань від поверхні грунту до середини заземлювача, м .

Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних стержнів по формулі (6.1):

,

Приймаємо п = 12 стержнів, виходячи з умови задачі (заземлюючий контур виконаний у вигляді прямокутного чотирикутника)/

Приймаємо схему розташування вертикальних заземлювачів по контуру з відстанню між суміжними заземлювачами (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема розташування вертикальних заземлювачів a = 2l = 2·3 = 6 м l – довжина стержня, м

Визначаємо довжину стальної з’єднувальної штаби:

Визначаємо опір стальної штаби, яка з’єднує стержневі зазем­лювачі, за формулою (6.3):

Визначаємо опір групи стержневих заземлювачів із врахуванням екрануючого впливу з’єднувальної штаби (6.4):

коефіцієнт використання стержневого заземлювача дорівнює 0,69 (табл. 6.2).

Визначаємо опір розтіканню струму з’єднувальної штаби R_г із врахуванням екрануючого впливу вертикальних заземлювачів (6.5):

коефіцієнт використання горизонтального заземлювача (штаби), що з’єднує стержні і який дорівнює 0,40 (табл. 6.2).

Визначаємо загальний опір заземлюючого контуру (6.6):

Таким чином, розрахована кількість вертикальних заземлювачів задовольняє умовам безпеки.

Задача 2. Для споруджуваної понижувальної трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ міської кабельної мережі вирішено спорудити заземлювач контурного типу. Заземлювач буде містити 10 вертикальних електродів - відрізків кутової сталі з шириною полиці 50 мм, довжиною кожен 3 м і горизонтальний електрод - сталеву смугу перерізом 4 · 20 = 80 мм², довжиною 50 м, що сполучає вертикальні електроди.

На підстанції будуть встановлені два трифазних трансформатори, працюючих паралельно при ізольованих нейтралях з боку вищої напруги і глухозаземлених нейтралях з боку 400 В (рис. 6.3).

Дано: довжина живильної кабельної мережі 10 кВ становить 40 км, повітряна мережа відсутня; питомий опір землі, виміряний при підвищеній вологості землі, 65 Ом м; відстані між сусідніми вертикальними електродами 5 м; глибина занурення в землю верхнього кінця вертикального електрода і глибина занурення горизонтального електрода 0,8 м.

Потрібно: розрахувати опір заземлювача з метою перевірки його відповідності вимогам ПУЕ. При цьому слід мати на увазі, що заземлювач повинен бути придатний для установок як до 1000 В, так і вище 1000 В - аж до 35 кВ, тобто його опір не повинен перевищувати 4 Ом .

Відповідь.