3.3. Вказівки до розв'язування задачі з

3.3.1. Струм замикання на землю l_з - з боку 6 кВ знаходять за формулою

де U - лінійна напруга мережі, кВ; l_кл, l_пл – довжини кабельних і повітряних ліній, км.

3.3.2. Опір контурного заземлення приймають загальним для установок на 6 кВ і 0,4 кВ. Відповідно до правил улаштування електроустановок ПУЕ-86 [10]:

3.3.3. The demanded resistance of artificial earthing with

allowance for usage of the natural earthing connection will be equal to

Let us the previously arrange the earthing electrodes on the plan with allowance for the substation sizes. Earthing electrodes are spaced a=5 m apart around the substation perimeter. Their number will make: n=l2 pcs., and the length of the connecting strip l_st = an = 5·12 = 60 m.

L et us calculate the resistance of the current spreading from a single vertical rod earthing electrode, R_r,  and from the connecting strip

We determine operating ratios of single earthing electrodes, from tab. 3.2 at the ratio of a/l_v =5/5 = 1 and n=12 pcs. _r = 0,55 and connecting strip, _st = 0,35 .

3.3.4. The resistance of artificial earthing mat R_a.e.g. is evaluated by the formula

The calculated artificial grounding mat resistance is more than R =2,78 , there for make a decision to increase the number of vertical grounding rods up to 13 pieces for the grounding mat. Than again from tab.3.2. we find operating ratios of usage _r = 0.54 and _b = 0.33 at a/l = l and calculate (i.e. the resistance is equal to the required 2,78 .):

3.3.3.Необхідний опір штучного заземлення з урахуванням природного заземлювача визначають за виразом

Заземлювачі розміщують попередньо на плані з урахуванням розмірів підстанції і розташовують їх по периметру підстанції на відстані а = 5 м один від одного. Їхня кількість становить п=12шт., а довжина сполучної смуги l_см= ап =512=60м.

Опори розтіканню струму від одиночного вертикального стрижневого заземлювача, R_ст, і від сполучної смуги R_см, розраховують за формулами:

За табл. 3.2 визначають коефіцієнт використання одиночного стрижневого заземлювача при відношенні а/l_в = 5/5 = 1 і п=12шт., _ст = 0,55 і сполучної смуги _см = 0,35.

3.3.4.Опір штучного контурного заземлення R_г.к.з визначають за формулою:

Розрахований опір штучного контурного заземлення біль- ший за R_шт = 2,78 Ом, тому в контурі заземлювача збільшують кількість вертикальних заземлювачів до 13 шт. Потім знову за табл. 3.2 знаходять коефіцієнти використання _ст = 0,54 і _см = 0,33 при а/l = 1 і обчислюють Цей опір дорівнює необхідному 2,78 Ом і тому є прийнятним.

Thus, the substation earthing grid consists of 13 vertical rods with the length of 5 m, diameter of 16 mm, driven into the ground around the substation building perimeter 5 m apart connected with the steel strip of 65 m length, cross-section 4x40 mm, at the depth of 0,8 m, and welded to the natural grounding electrode.

Problem 4. Calculate a protective ground electrode of substation 110/35/6 KV, arranged in two-layer soil, taking into account the permissible norms of resistance.

Input data: There are two stepping down transformers established on a substation: 110/35/6 KV with effectively earthed neutral positioned on the side of 110 KV and step-down transformer 6/0.4 KV with a solidly grounded neutral positioned on the side of the lowest voltage. On the substation there are the switching centers of 110 KV and 35 KV of open and 6 KV closed types established. The substation area, which one will be placed an earthing grid is on, S = = 7300m². The earthing grid will be executed as vertical rod earthing electrode of l_v=5,5 length m,d=20 mm, driven into the ground around substation preemies perimeter, and horizontal strip electrodes: cross-section 4x40 mm buried the ground at the depth H_st = 0.8 m, connecting vertical, earthing electrodes as a grid. Computational specific resistances of high soil layer - ₁ = 300m, lower -₂ =100 m at the depth of high layer of ground h₁ =3.5 m.

It is supposed, that in addition of the artificial earthing grid to use a natural earthing electrode - a rope support system of two overhead electrotransmission lines 110 KV. The lines supply the substation and are strung on metal support with the bearings span of l_s =240 m. The steel protective against a lighting rope cross-section of each line is S = 60 mm².

Таким чином, контурне заземлення підстанції складається з 13 вертикальних стрижнів завдовжки 5 м, діаметром 16 мм, забитих по периметру будівлі підстанції на відстані 5 м один від одного, сполучених сталевою смугою довжиною 65 м, перетином 4x40мм завглибшки 0,8 м і підключених до природного заземлювача зварюванням.

Задача 4. Розрахувати захисне заземлення підстанції 110/З5/6 кВ, розташоване в двошаровому ґрунті, враховуючи допустимий нормований опір.

Вихідні дані: На підстанції встановлено два знижувальні трансформатори на 110/35/6 кВ з ефективно заземленою нейтраллю з боку 110 кВ і знижувальний трансформатор на 6/0,4 кВ з глухозаземленою нейтраллю з боку нижчої напруги. На підстанції встановлені розподільні пристрої на 110 кВ і 35 кВ відкритого і 6 кВ закритого типу. Площа підстанції, на якій буде розміщатися контур заземлення, S = 7300 м². Контур заземлення буде виконуватися вертикальними стрижневими заземлювачами завдовжки l_cт=5,5 м, діаметром d = 20 мм, забитими в ґрунт по периметру території підстанції, і горизонтальними смуговими електродами перетином 4x40 мм, закладеними в ґрунт на глибину H_см= 0,8 м, що з'єднують вертикальні заземлювачі у вигляді сітки. Розрахункові питомі опори верхнього шару ґрунту ₁ = 300 Омм, нижнього ₂=100 Омм при товщині верхнього шару землі h₁=3,5 м.

Передбачається додатково до штучного контурного заземлення використовувати природний заземлювач - систему трос опора двох повітряних ліній електропередачі на 110 кВ, що підходять до підстанції на металевих опорах з довжиною прольоту між опорами l_прол=240 м. Перетин сталевого грозозахисного тросу кожної повітряної лінії електропередач S=60мм².

We adopt the earth resistance of one support with allowance for seasonal fluctuations as r_s =15 Om. The number of support with a rope of each line is more than 25 the fault to earth current l_fe on the side of 110 KV. We assume equal 4,5 kA, on the side of 35 kA - 45 A, on the side of 6 kA - 25 A.

3.4 Hints to the problem 4

3.4.1.The resistance norm of a substation protective grounding (with large fault to ground currents) according to ПУЕ-86 should be R_n≤ 0.5 Om.

3.4.2.First of all we shall calculate the resistance for to current spreading from a natural earthing electrode of two electric-power transmission lines of 110 KV - of a system rope - support. Resistance for the to current spreading from the protective against a lightning stroke rope-support system R _ne (Ω) at the number of support with a rope more than 20 is calculated by the approximated formula

,

where r_s - adopted earthing resistance of one support, Om; n_r - the number of ropes on a support, we take n_r= 1; r_r - the active resistance of the protective against a lightning stroke rope per one span is: r_r = 0,15 l_r/S, Ω.; l_r - the rope length per a span; S - steel pope cross-section, mm².

3.4.3.The artificial earthing resistance, R_a, which should be arranged with allowance for the natural R_ne = 1.5 Ω and set to norms R_n = 0.5 Ω, is equal to

Опір заземлення однієї опори приймемо з урахуванням сезонних коливань r_оп⁼15 Ом, кількість опор з тросом на кожній повітряній лінії електропередач більше 25 шт. Струм замикання I_з на землю з боку 110 кВ приймемо рівним 4,5 кА, з боку 35 кА - 45 А, і з боку 6 кА - 25 А.