5.11 Расчёт заземляющего устройства подстанции

Исходные данные:

R_з = 0,5 Ом – наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ;

S= 90м х 80м – площадь подстанции;

ρ – удельное сопротивление грунта, 60 Ом · м

Расчёт заземляющего устройства без учёта сопротивления естественных заземлителей проводится в следующей последовательности:

R_г = [(0,37 ρ_расч)/L_гή_г]lg(2L ²_г / bh) (5.17)

где

R_г – сопротивление горизонтальных заземлителей;

ρ_расч – расчётное удельное сопротивление грунта, Ом · м;

L_г – длина горизонтальных заземлителей, м;

b= (0,02…0,04) м – ширина горизонтальной полосы;

h = (0,05…0,8) м – глубина заложения полосы;

ή_г – коэффициент экранирования горизонтальных заземлителей;

R_г = [(0,37 ·210)/2400 ·0,22]lg(2 ·2400² / 0,03 ·0,5) = 1,33 Ом

n’_в = L_п/а (5.18)

где

L_п – периметр защищаемой зоны;

а – расстояние между вертикальными заземлителями.

n’_в = 300/5 = 60

ρ_расч = k_сρ , Ом · м (5.19)

где

k_с = 2,0…4,5 – коэффициент сезонности, учитывающий просыхание и промерзание грунта;

ρ_{расч в} = 1,6 · 60 = 96

ρ_{расч г} = 3,5 · 60 = 210

R_в ≤ (R_г · R_з)/ (R_г - R_з), Ом (5.20)

где

R_в – необходимое сопротивление вертикальных заземлителей;

R_в ≤ (1,33 · 0,5)/ (1,33 – 0,5) = 0,8

В зависимости от формы вертикального заземлителя определить сопротивление одного вертикального заземлителя:

Для заземлителя, выполненного из стержня диаметром 12 мм и длиной 5 м при углублении верхнего конца на 0,7 м

R_зв = 0,226 ρ_расч

R_зв = 0,226·96 = 21,6

n_в = R_зв / (R_в ή_в) – количество вертикальных заземлителей.

где

ή_в – коэффициент экранирования вертикальных заземлителей;

n_в = 21,6 / (0,8·0,48) = 56

12. Выбор аккумуляторной батареи

На тяговых подстанциях обычно применяется постоянный оперативный ток, источником которого являются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа СК, работающие в режиме постоянного подзаряда. Аккумуляторную батарею выбирают по необходимой емкости, определяемой типовым номером батареи, и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного оперативного тока (110 или 220 В).

При выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей, переключаемых на питание от постоянного тока при исчезновении переменного напряжения. К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности, на тяговых подстанциях постоянного тока дополнительно – держащие катушки быстродействующих выключателей.

Таблица 5.6

Потребители постоянного тока	Число одновременно работающих	Ток одного потребителя, А	Нагрузки на батарею, А (Длительная)
Постоянно присоединенные приемники: 1.лампы выкл., ОД, КЗ 2. управления и защиты	27 13	0,065 0.86	1,755 15
Iпост			15+1,76 = 16,76
Приемники, присоединяемые при аварийном режиме 1. ТУ и связь 2. Аварийное освещение			1,4 10
I авар			11,4
МКП - 110

I _{дл.разр} = I_пост+I _авар = 16,76+11,4 = 28,16

I _{кр.разр} = I _{дл.разр}+ I_вкл = 28,16+ 244 = 272,16

Q_вкл = I _{дл.разр} t_ав = 28,16 * 2 = 56,32 Ач

В течении аварийного времени (2 ч.) емкости аккумуляторной батареи должно хватить на питание всех потребителей, указанных в таблице.

Следующим этапом будет определение количества аккумуляторов в батарее и N

N_дл≥1,1Q_расч/Q_ск-1 (5.21)

N_дл – номер батареи по току длительного разряда аварийного режима;

1,1 – коэффициент, который учитывает уменьшение емкости батареи в процессе эксплуатации;

Q_ск-1 – емкость аккумулятора СК – 1 (22 Ач)

СК – свинцово-кислотный аккумулятор

С – стационарный

К – для кратковременного разряда

1 – характеризует количество положительных и отрицательных пластин (1 положительная, 2 отрицательных).

N_дл≥1,1·56,32/22 = 3

N_кр≥I_{кр.разр}/46 (5.22)

Где

N_кр – номер батареи по току кратковременного разряда;

46 – кратковременно допустимый разрядный ток аккумулятора СК – 1

N_кр≥272,16/46 = 6

Из N_дл и N_кр выбираем большее.

Определяем полное число последовательно соединенных аккумуляторов.

n = 260/U_{АКК(подзаряд)}

n – количество аккумуляторов

U_{АКК(подзаряд)} – 2,15 В (U на аккумуляторе при подзаряде)

n = 260/2,15 = 121

121

+

260

-

(2)

Выбор зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ)

ЗПУ:

ВАЗП – 380/260 – 40/80

I_н = 80 А

U_н = 260 В

P_н = 20,8 кВт

1) I_н ≥ I_зар + I_пост

2) U_н ≥ U_зар

3) P_н ≥ P_расч

I_зар зависит от N аккумулятора

СК – 1 … СК – 5: I_зар = 5,25 А

СК – 6 … СК – 20: I_зар = 3,75 А

1) I_н ≥ 3,75 + 16,76 = 20,51

80 ≥ 20,51

2) U_зар = n · 2,15+(2-3) = 121 · 2,15 = 260

260 = 260

3) P_расч = U_зар (I_зар + I_пост) = 260(3,75+16,76) = 5332,6 Вт = 5,3 кВт

Приложение

Таблица 1

№ п/п	Наименование РУ	Тип ЛЭП	Длина ЛЭП,
1	КРУН-10	Ф1 ВЛ - 10	15 км.
2		Ф2 ВЛ – 10	15 км.
3		Ф1 ПЭ ВЛ – 10	20 км.
4		Ф2 ПЭ ВЛ – 10	20 км.
5	СШ-3.3	ФКС-1	150м.
6		ФКС-2	300м.
7		ФКС-3	400м.
8		ФКС-4	300м.
9		ФКС-5	300м.
10	КРУН-СЦБ	Ф1 СЦБ ВЛ – 10	4 км.
11		Ф2 СЦБ ВЛ – 10	4 км.

Таблица 2

№ п/п	Наименование	P, кВт	Cos φ	U, кВ	Kс	Категория потребителя
1	ТП1	810	0.9	10	0.7	2
2	ТП2	1134	0.9	10	0.5	3
3	ПЭ1	2000	0.9	10	0.9	1
4	ПЭ2	2700	0.9	10	1	2
5	СЦБ1	225	0.9	10	0.4	1
6	СЦБ2	112.5	0.9	10	0.8	1

Схема питания контактной сети

Ф1 Ф2 Ф3 отсос Ф4 Ф5

I

I₁ I₃ I₅

II

I₄ I₂