3. Нахождение минимальной массы искусственного заземлителя.

Масса металла для заземляющего устройства:

М_зу = m_г + m_в, (3.1)

где m_г – масса горизонтального заземлителя;

m_в – масса вертикальных заземлителей.

Масса горизонтального заземлителя постоянна и может быть найдена по формуле:

m_г = π ∙r² ∙ρ ∙2(a_з + b_з), (3.2)

где r - радиус заземляющего стержня , м ;

ρ - плотность стали, кг/м3;

a_з, b_з - длина , ширина заземляющего контура соответственно, м.

Масса вертикальных заземлителей может быть найдена по формуле:

m_в = π ∙r² ∙ρ ∙N ∙L, (3.3)

где r - радиус заземляющего стержня , м ;

ρ - плотность стали, кг/м3;

N - кол-во вертикальных стержней;

L - длина вертикальных стержней, м.

В нашем случае марка стали - Ст3. Сталь марки Ст3 имеет плотность 7800 кг/м3 .Тогда по формуле (3.2) находим массу горизонтального заземлителя:

m_г = 3.14 ∙ 0.01² ∙ 7800 ∙ 2 ∙ (36 + 46) = 401.669, кг.

По формуле (3.3) находим массу вертикальных заземлителей при длине заземляющих стержней L=(3÷5)м с шагом 0,2 м.

Пример расчета массы металла для заземляющего устройства при длине заземляющих стержней L=5,0м. Используя табл. 2.1 определяем число стержней N=16.

По формуле (3.3):

m_в = 3,14 ∙ 0,01² ∙ 7800 ∙ 16 ∙ 5 = 195.936, кг.

По формуле (3.1) и используя ранее найденное значение для массы металла горизонтального заземлителя находим М_зу:

М_зу = 401.669 + 195.936 = 597.6 , кг.

Результаты расчета представлены в табл.3.1

Таблица 3.1

Изменение массы искусственного заземлителя в зависимости от длины вертикальных стержней и их количества

Длина вертикальных стержней L, м	Количество вертикальных стержней N, шт.	Масса горизонтального заземлителя mг, кг	Масса вертикального заземлителя mв, кг	Масса заземляющего устройства MЗУ, кг
5	16	401.669	195.936	597.605
4,8	20		235.123	636.792
4,6	24		270.392	672.061
4,4	28		301.741	703.41
4,2	28		288.026	689.695
4,0	28		274.31	675.979
3,8	28		260.595	662.264
3,6	36		317.416	719.085
3,4	36		299.782	701.451
3,2	36		282.148	683.817
3	44		323.294	724.963

По полученным данным строим график m=f( L ) (рис.3.1)

Рис. 3.1 Зависимость массы заземляющего устройства от длины вертикальных стержней

Вывод по работе:

Как видно из графика (рис. 3.1), минимальная масса железа, заложенного в землю M_ЗУ = 597.6 кг будет при длине вертикальных заземляющих стержней

L = 5,0 м. При этом число стержней N = 16 тоже минимально, что уменьшает затраты на монтажные работы при вбивании стержней. Т.о. заземление подстанции будем выполнять стальными электродами длиной 5 м.

Список использованНых источников

1. Правила устройства электроустановок / Министерство энергетики Российской Федерации. – 7-е изд. – М: Энергоатомиздат, 2004. – 689 с., ил.

2. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат

3. Ананьев В.П. Оптимизация систем электроснабжения/ В.П. Ананьев: Методические указания к лабораторному практикуму. – Вологда.: ВоГТУ, 2006. – 20 с.