4. Обработка результатов моделирования

Масса металла для заземляющего устройства:

М_зу = m_г + m_в, (4.1)

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)·К_З, кг (4.2)

где r - радиус заземляющего стержня , м ;

ρ - плотность стали, кг/м3;

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

К_З = 1.15 - коэффициент запаса, вводится вследствие соединения внахлест горизонтальных электродов [6].

Масса вертикальных заземлителей может быть найдена по формуле:

m_в = π ∙r² ∙ρ ∙N ∙L, (4.3)

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 (4.2) находим массу горизонтального заземлителя:

m_г = 3.14 ∙ 0.01² ∙ 7800 ∙ 2 ∙ (31 + 31) ·1.15= 303 кг.

По формуле (4.3) находим массу вертикальных заземлителей при длине заземляющих стержней L=(3.8÷5)м с шагом 0,2 м.

Пример расчета массы металла для заземляющего устройства при длине заземляющих стержней L=5,0м. Используя табл. 3.1 определяем число стержней N=36.

По формуле (4.3):

m_в = 3,14 ∙ 0,01² ∙ 7800 ∙ 36 ∙ 5 = 440 кг.

По формуле (4.1) и используя ранее найденное значение для массы металла горизонтального заземлителя находим М_зу:

М_зу = 303 + 440 = 743 кг.

Результаты расчета представлены в табл.5.1

Таблица 5.1 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	36	303	440	743
4,8	40		468	771
4,6	40		448	751
4,4	40		429	732
4,2	48		491	794
4,0	56		546	849
3,8	64		593	896

По полученным данным строим график М_зу=f( L ) (рис.5.1)

Рис. 5.1 Зависимость массы заземляющего устройства от длины вертикальных стержней .

5. Вывод

В ходе лабораторной работы проведена однокритериальная оптимизация заземляющего устройства подстанции. Критерием оптимизации является расход металла, который оценивается по массе заземляющего устройства. Из 7 вариантов заземляющего устройства, параметры которого соответствуют всем требованиям ПУЭ, оптимальным является тот, при котором масса заземляющего устройства минимальна. На рис.5.1 глобальный экстремум соответствует конструкции заземляющего устройства с длиной вертикальных стержней 4.4 м, при минимальной массе М_зу=732 кг.

Список использованНых источников

1. Правила устройства электроустановок / Министерство энергетики Российской Федерации. – 6е и 7-е изд. – М: ООО «КноРус», 2012. – 488 с.

2. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий:/А.А.Федоров, Л.Е.Старкова Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368с.

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

4. Князевский Б. А., Т.П. Марусова Охрана труда в электроустановках:

Учебник для вузов/ Под ред. Б.А. Князевского. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:

Энергоатомиздат, 1983. – 336 с., ил.

5. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций. Справочный материал для курсового и дипломного проектирования/ Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

6. МДС 81-36.2004. Указания по применению федеральных единичных расценок на строительные и специальные строительные работы (ФЕР – 2001).