Проверяем аппараты защиты на надежность срабатывания при токах однофазного короткого замыкания.

Проверяем автомат защиты в Линии №1.

Провод А25

r₀=1.33 мОм/м

х₀=0,27 мОм/м

L=24,5 м

. Находим активное и индуктивное сопротивление петли:

r_п=2*L* r₀=2*24,5*1.33*10-і=0,065 (Ом)

х_п=2*L* х₀=2*24,5*0,27*10-і=0,013 (Ом)

. Находим полное сопротивление петли:

. Находим ток короткого замыкания:

, где

U_ф - фазное напряжение (220В),

Z_n - сопротивление петли (Ом);

Z_T - сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании.

Условие проверки автомата

Условие проверки выполнено - автомат подходит.

Проверяем автомат защиты в Линии №2.

Кабель АВВГ 3х70+1х25 в земле

L=3,5 м

Для сечения 70 мм. r₀=0.48 мОм/м

х₀=0,06 мОм/м

Для сечения 25 мм. r₀=1.33 мОм/м

х₀=0,07 мОм/м

Находим ток короткого замыкания:

, где

U_ф - фазное напряжение (220В),

Zп - полное сопротивление петли фаза-ноль до точки К.З. (Ом);

Z_T - сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании.

_ф =r*L=0,48*3,5=0,00168 Ом

х_ф =х*L=0,06*3,5=0,00021 Ом

₀ =r₀*L=1,33*3,5=0,0046 Ом

х_ф =х₀*L=0,07*3,5=0,00024 Ом

Zп=Zф+Z₀=0,00169+0,0046=0,006 Ом

Условие проверки автомата

Условие проверки выполнено - автомат подходит.

Проверка автомата защиты в Линии №3 идентична Линии №2

Проверяем автомат защиты в Линии №4.

Провод А25

r₀=1.33 мОм/м

х₀=0,27 мОм/м

L=43,5 м

. Находим активное и индуктивное сопротивление петли:

r_п=2*L* r₀=2*43,5*1.33*10-і=0,1157 (Ом)

х_п=2*L* х₀=2*43,5*0,27*10-і=0,02349 (Ом)

. Находим полное сопротивление петли:

. Находим ток короткого замыкания:

, где

U_ф - фазное напряжение (220В),

Z_n - сопротивление петли (Ом);

Z_T - сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании.

Условие проверки автомата

Условие проверки выполнено - автомат подходит.

Полученные данные занесены в таблицу №7

Таблица №7

№ линии	Длина линии	провод	Тип автомата	Iн.в (А)	Iн.р (А)	Zп	Iк.з
1	24,5	4А-25+А-25	A3716Б	80	40	0,066	2018,13	50,4
2	3,5	АВВГ 3х70+1х25	A3726Б	250	250	0,006	4489,8	17,9
3	3,5	АВВГ 3х70+1х25	A3726Б	250	250	0,006	4489,8	17,9
4	43,5	4А-25+А-25	A3716Б	80	40	0,118	1366,45	34,16

10. Расчет заземления подстанции

Исходные данные для проектирования и выполнения заземляющих устройств - предельные значения их сопротивлений., принимаемые в соответствии с ПУЭ в зависимости от напряжения, режима и элемента электроустановки, подлежащего заземления. Если к заземляющему устройству присоединяют элементы электроустановок разных напряжений и назначений, то принимают наименьшее нормирование сопротивление заземления 1з для электрооборудования.

Для электроустановок с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства. К которому присоединяют нейтрали генераторов и трансформаторов, должны быть не более: при напряжении 380/220 В - 4 Ом. Эти сопротивления должны быть обеспечены с учетом использования естественных заземлений. А также повторных заземлений нулевого провода воздушный линий напряжением до 1000 В при числе отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление искусственного заземления, к которому присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов, не должны быть выше 30 Ом при 380/220В, если меньшего сопротивления не требуется по условиям грозозащиты, и если к этому заземлению не присоединяют электрооборудование выше 1000В. Повторное заземление нулевого провода выполняют на концах воздушных линий или ответвлений длиной более 200 м и на вводах в здание. Если электроустановки, подлежащие заземлению размещены вне зданий, расстояние от них до ближайшего повторного заземления или до заземления нейтрали источника питания не должно превышать 100 м. Более частые заземления нулевого провода выполняют, если это требуется по условиям грозозащиты. Общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлений должны быть не более: 10 Ом при 380/220В. При этом сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений должно быть не более: для электроустановок 380/220В - 30.

В соответствии с ПУЭ для электроустановок напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью при удельном сопротивлении грунта с более 100 Ом.м допускают увеличивать сопротивления заземляющих устройств в с/100 раз, для всех других систем при удельном сопротивлении грунта более 500 Ом.м в с/500 раз. Во всех случаях допускается увеличивать сопротивление заземляющего устройства не более чем в 10 раз.

1. Определяют расчетное сопротивление грунта для стержневых заземлителей.

с_расч=К_с*К₁* с_изм=1,15*1,0*120=138 Ом м.

К_с=1,15

К₁=1,0

с_изм=120 Ом.м

2. Сопротивление вертикального заземления из круглой стали.

Rв=0,366*с_расч.[ℓ КL/d+0.5* ℓ (4hср+L/4hср-L)]/L=0,366*138 [ℓ2*5/0,01+0.5* ℓ 4*3,3+5/4*3.3-5]/5=31,2 Ом.

3. Сопротивление повторного заземления не должно превышать 30 Ом.

При с>100 Ом м,

R_п.з≤30*с/100=30*138/100=41 Ом

Для вторичного заземления принимаю один стержень длиной 5 м и диаметром 10 мм, сопротивление которого 32 Ом<41 Ом

. Общее сопротивление всех восьми повторных заземлений

r_п.з= R_п.з/n=31,2/9=3,46Ом<4 Ом.

. Определяют сопротивление заземлений нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений

l_в=85 км

I₃=U_н* l_в/350

Где U_н - номинальное напряжение трансформатора, кВ; l_в - длина всех линий.

I₃=10*85/350=2,41А r_шк =125/2,41=51,1 Ом

в соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000В не должно быть более 10 Ом и 125/I₃, если последнее меньше 10 Ом.

Так как r_иск =51,1 Ом<10 Ом, то для расчета принимаю наименьшее из этих значений r_иск =10 Ом.

. Определяю теоретическое число стержней

n_т= R_в/ r_иск =31,2/10 Ом=3,12

Принимаю четыре стержней1 и располагаю их в грунте на расстоянии 5 метров один от другого. Длина полосы связи

L_r = а* n_т

Где L_r - длинно полосы связи, м;

а - расстояние между стержнями, м;

n_т - число стержней.

L_г=5*4=20 м

. Определяют сопротивление полосы связи. Для этого определяют с_расч.

с_расч= К_с* К₁* с_изм.=2,5*1,*120=300 Ом. м

К_с=2,5

К₁=1

. Определяют действительное число стержней при n=5 а/L=5/5=1

з_в=0,69

з_г=0,45

Тогда действительное число стержней

n_д=Rв* з_г(1/r _расч* з_г-1/Rг)/ з_в=31,2*0,45 (1/10*0,45-1/24,2)/0,69=3,6.

Принимаем для монтажа четыре стержней и проводим проверочный расчет при n=6 и а/L=1

з_в =0,69, з_г =0,45

. Действительное сопротивление искусственного заземления

R_иск = R_в* R_г/ R_г*n*з_в*+ R_в* з_г=31,2*24,2/24,2*4*0,69+31,2*0,45=755,04/80,83=9,3 Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства с учетом повторного заземления нулевого провода

с_расч= r_иск * r_п.з./ r_иск + r_п.з=9,3*3,46/(9,3+3,46)=32,178/12,76=2,52 Ом <4 Ом

По условиям общее сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода должно быть менее 4 Ом, это условие соблюдается, следственно расчет выполнен, верно.