13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / ещё пример стр 37

модели), Ом∙м;

D - диаметр кольца (пластины) h3 - глубина заложения, м;

n - число электродов.

В случае использования в качестве заземлителя электрода с сечением, от-

личным от круглого, производится пересчет эквивалентного диаметра для элек-

тродов некруглого сечения.

Прямоугольник со сторонами А и В d = 0,64 ∙ (А + В).

Полоса шириной b, уложенная:

-плашмя d = 0,5 ∙ b;

-на ребро d = b.

Для комбинированного заземлителя любой формы эквивалентное или общее сопротивление определено правилом параллельного соединения с уче-

том экранирования

где η - коэффициент экранирования;

n, m - количество вертикальных и горизонтальных электродов.

Коэффициент экранирования показывает, насколько используется зазем-

литель, поэтому его еще называют коэффициентом использования заземлителя.

Таблица 1 - Допустимые (нормируемые ПУЭ) значения сопротивлений для электроустановок выше 1 кВ и устройств молниезащиты

Импульсное сопротивление заземлителя

RИ = αИ ∙ RC.

61

Расчет импульсного сопротивления и заземления в виде сетки под-

станции.

Для ПС заземлитель выполняется в виде сетки.

Площадь, которая используется под заземлитель ПС (РУ) размером а х b S = (a + 2 ∙ 15) ∙ (b + 2 ∙ 1,5). (97)

Контур заземляющей сетки должен располагаться за границы оборудова-

ния на 1,5 м для того, чтобы человек при прикосновении к оборудованию не смог находиться за пределами заземлителя.

Выбор диаметра горизонтального луча-электрода в сетке по условиям механической прочности и проверка его на термическую стойкость

трем условиям:

а) механически прочное сечение сравнивается с термически стойким и выбирается большее сечение;

б) к большему из них добавляется коррозийно стойкое сечение

Fрасч = Fнаиб. + Fкор.;

62

в) по найденной величине выбирается стандартный горизонтальный элек-

трод

Fэл. ≥ Fрасч.

Выбирается вертикальный электрод и его глубина залегания для рассмат-

риваемой климатической зоны (с учетом сезонных изменений грунта). Мини-

мальные размеры принимаются по справочным данным [8, 7].

Принимается расстояние между полосами сетки к и определяется общая длина горизонтальных полос

где k – расстояние между полосами. Обычно 6 либо кратно 6 м: 6, 12, 18.

Уточняется длина горизонтальных полос (замена реального контура за-

земления реальной сеткой и уточнение длины при переходе на квадратичную модель)

Определяется количество вертикальных электродов

,

где с - расстояние между вертикальными электродами, м.

Определяется стационарное сопротивление заземлителя в виде сетки

где ρ - эквивалентное сопротивление грунта, определяется по двухслойной модели (РУ), Омм.

А - вспомогательный коэффициент [7].

Определяется импульсный коэффициент

63

Определение импульсного сопротивления заземлителя сетки и сравнение его с нормируемым ПУЭ значением

.

В результате сравнения найденного значения со значением, указанным в ПУЭ делается вывод о целесообразности пересчета или достаточности прове-

денного расчета.

Для этого рассматриваются также условия безопасного протекания тока молнии по молниеотводу.

Условия безопасного прохождения тока молнии по молниеотводу

Представляя молниеотвод моделью, состоящей из сосредоточенной ин-

дуктивности и импульсного сопротивления заземлителя, можно определить по-

тенциал, образующийся на молниеотводе стекающим по нему импульсным то-

ком молнии

- крутизна фронта тока молнии, кА/мкс;

L0 - удельная индуктивность, индуктивность единицы высоты электро-

установки (РУ), Гн/м;

l - высота электроустановки, м.

64

Пользуясь полученной формулой, можно определить минимально допу-

стимое расстояние между электроустановкой и молниеотводом по воздуху и в земле.

В качестве примера покажем как это делается для неравнинной местности

РФ.

Для неравнинной территории:

- амплитуда тока молнии IМ = 60 кА;

- крутизна фронта тока молнии a = 30 кА/мкс;

-расчетная длительность фронта тока молнии 2 мкс;

-допустимое значение напряженности электрического поля в воздухе для всех случаев Е = 500 кВ/м.

Минимальное расстояние между электроустановкой и молниеотводом по воздуху

,

.

Аналогично определяем расстояние в земле между заземлителем и бли-

жайшей к нему точкой электроустановки в земле при допустимом значении

EЗ = 300 кВ/м

,

.

Минимально допустимые расстояния по воздуху и в земле lв ≥ 5 м; lз ≥ 3 м.

Заземление опор ВЛ

Заземление BЛ до 1 кВ.

В сетях с заземленной нейтралью металлические опоры и арматуру желе-

зобетонных опор соединяют с нулевым заземленным проводом перемычкой из

65

неизолированного проводника, которую присоединяют к нулевому проводу специальными ответвительными болтовыми зажимами. Зажимы изготовляют из того же металла, что и провода линии (алюминий, медь, сталь).

Присоединение перемычки к опоре производят под болтовой зажим,

установленный непосредственно на металлической опоре или траверсе, а на железобетонной опоре — на специальном выводе, соединенном с арматурой опоры. Контактные соединения перемычки предварительно тщательно очища-

ют и покрывают слоем вазелина.

В сетях с изолированной нейтралью металлические опоры и арматуру железобетонных опор также заземляют путем присоединения к заземляющим устройствам, смонтированным у опоры, или в качестве заземлителей исполь-

зуют основания металлических опор, металлические оболочки кабелей, соеди-

ненных с опорами, и т. п. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 50 Ом.

Заземление опор наружного освещения с кабельным питанием производят через металлическую оболочку кабеля в сетях с изолированной нейтралью и через нулевую жилу кабеля с присоединением к ней оболочки кабеля в сетях с заземленной нейтралью.

В сетях с глухозаземленной нейтралью металлические оттяжки опор при-

соединяют к нулевому заземленному проводу.

Заземление BЛ выше 1 кВ.

Должны быть заземлены:

а) железобетонные и металлические опоры ВЛ 3-35 кВ. При этом в ка-

честве заземляющих спусков железобетонных опор следует использовать все элементы продольной арматуры, которые должны быть металлически соедине-

ны между собой и с заземлителем;

б) железобетонные, металлические и деревянные опоры всех типов ли-

ний всех напряжений, на которых установлены устройства грозозащиты или подвешен трос;

66

в) все виды опор, на которых установлены силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители или другие аппараты.

На линиях с железобетонными опорами детали крепления изоляторов к траверсе и тросы соединяют с заземленной арматурой или с заземляющим спуском. Соединения выполняют сваркой или болтовым зажимом.

Заземляющие устройства опор выполняют в виде ввернутых в грунт вер-

тикальных стержневых заземлителей диаметром 12 мм или погруженных в грунт вертикальных заземлителей из угловой стали. Вертикальные заземлители соединяют между собой стальными полосами.

Заземлители ВЛ, как правило, должны находиться на глубине не менее

0,5 м, а в пахотной земле - 1 м. В случае установки опор в скальных грунтах допускается прокладка лучевых заземлителей непосредственно под разборным слоем над скальными породами при толщине слоя не менее 0,1 м.

При меньшей толщине этого слоя или его отсутствии рекомендуется про-

кладка заземлителей по поверхности скалы с заливкой их цементным раство-

ром.

Присоединение пор ВЛ к заземляющим устройствам производят болто-

выми креплениями с помощью отрезков по полосовой стали, приваренных у металлических опор к ногам опоры, а у железобетонных — к специальным вы-

водам или заземляющим спускам, соединенным с арматурой опоры.

Сечение каждого из заземляющих спусков на опорах во всех случаях должно быть не менее 35 мм2, а для однопроволочных спусков диаметр должен быть не менее 10 мм. Допускается применение стальных оцинкованных одно-

проволочных спусков диаметром не менее 6 мм.

Задачи для самостоятельной проработки

Задача 1

Выбрать и рассчитать импульсное сопротивление одиночно стоящего молниеотвода высотой 30 м, если грунта = 580 Ом∙м.

67

Задача 2

Рассчитать сопротивление заземлителя подстанции размером 80х40 м, ес-

ли грунта = 500 Ом∙м.

Задача 3

Выбрать заземлитель опоры для защищаемого подхода и рассчитать его импульсное сопротивление, если грунта равно 700 Ом∙м. Рассмотреть промежуточную опору для ВЛ 220 кВ.

Задача 4

Рассчитать сопротивления трёхстержневого заземлителя молниеотво-

да, выполненного из прутков диаметром 20 мм, длиной 2,5 м, полосы (40х4)

мм. Расстояние между вертикальными электродами 5 м. Глубина залегания 0,8 м; грунта = 300 Ом∙м . Сравнить расчётные значения сопротивления заземлителя с нормируемым в ПУЭ .

Задача 5

Рассчитать импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода,

Задача 6

Выбрать заземлитель и рассчитать его импульсное сопротивление для подстанции размером (80х40) м, если грунта = 500 Ом∙м.

Задача 7

Рассчитать сопротивление 5-стержневого заземлителя молниеотвода,

выполненного из прутков диаметром 20 мм, длиной 5 м, полосы 40х4 мм.

Расстояние между вертикальными электродами 5 м. Глубина залегания 0,8 м; грунта = 500 Ом∙м. Сравнить с нормируемым в ПУЭ [10].

Задача 8

Выбрать и рассчитать заземлитель подстанции и его импульсное сопротивление, если грунта = 700 Ом∙м. Размеры подстанции (42х38) м. Подстанция выполнена открытой. Напряжение 35/10 кВ.

68

Задача 9

Выбрать заземлитель опоры для ВЛ 110 кВ и рассчитать его импульсное сопротивление, если грунта = 350 Ом∙м.

Контрольные вопросы по теме занятия

1.Дать понятие системы заземления электроустановки.

2.Какие параметры являются основой для расчета заземляющего устрой-

ства.

3.Классификация заземляющих устройств.

4.Конструктивное исполнение заземляющего устройства опор линий электропередачи.

5.Конструктивное исполнение заземляющих устройств.

6.Каким образом выполняется заземление подстанции?

7.Нормируемое сопротивление заземляющего устройства для различных объектов систем электроснабжения.

8.Дать понятие стационарному и импульсному сопротивлениям зазем-

ляющего устройства.

9.Какова величина импульсного коэффициента для горизонтального и вертикального заземлителя?

10.Виды заземления.

11.Основное назначения устройства заземления молниезащиты.

69

Тема 5. ОПН, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВЫБОР.

ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОПН НА СХЕМЕ И НА

ПЛАНЕ ПОДСТАНЦИИ

Цель занятия: изучить характеристики ОПН, освоить методику выбора ОПН, а также – методику их размещения вначале на схеме РУ, затем на плане РУ. Научиться выбирать типы и количество ОПН и расставлять их на плане и на схеме.

На занятии с помощью медиапроектора показываются характеристики ОПН, обсуждается с аудиторией какие из них целесообразно использовать при выборе ОПН. Затем приводится пример предварительного и окончательного выбора ОПН.

На схемах РУ подстанций с помощью медиапроектора демонстрируется установка ОПН, рассматриваются условия подключения ОПН к электроуста-

новкам. Затем на примере РУ показывается как правильно рассчитать требуе-

мое расстояние между ОПН и защищаемым аппаратом и показывается как рас-

ставлять ОПН на плане.

Примеры подключения ОПН к схеме РУ и их расстановки на плане пока-

заны в расчетном задании.

Краткие теоретические сведения

Ограничители перенапряжений представляют собой разрядники без ис-

кровых промежутков, в которых активная часть состоит из металлооксидных нелинейных резисторов, изготавливаемых по керамической технологии из оки-

си цинка (ZnO) с малыми добавками окислов других металлов. Принципиаль-

ный переход от вентильных разрядников к ОПН обусловлен общими недостат-

ками разрядников.

Преимущества ОПН по сравнению с разрядниками:

1. Глубокий уровень ограничений для всех видов волн перенапряжения (и

грозовые, и внутренние вместе).

70