8.2 Задачи для самостоятельного решения
8.3 Вопросы для самоконтроля знаний
8.3.1 По каким параметрам выбирают высоковольтные выключатели?
8.3.2 Какие требования предъявляются к высоковольтным выключателям?
8.3.3 Какие виды выключателей применяют применяю в электроустановках на напряжение выше 1кВ?
8.3.4 Чем отличаются по назначению и устройству разъединители, выключатели нагрузки и выключатели?
8.3.5 Почему разъединители не могут отключать токи нагрузки и токи коротких замыканий?
8.3.6 Какие требования предъявляются к разъединителям?
8.3.7 Что представляет собой короткозамыкатель и отделитель?
9 Расчет защитных заземлений в цепях предприятий сооружений и подстанций
Цель занятия. Приобретение навыков по расчету заземляющего устройства
9.1 Расчетные формулы
Рассчитать заземляющее устройство – это значит:
– определить
расчетный ток
замыкания
на землю (
)
и сопротивление заземляющего устройства;
– определить
расчетное сопротивление грунта (
);
– выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;
– уточник число вертикальных электродов и разместить их на плане.
При использовании естественных заземлений
,
где
,
сопротивление
искусственных и естественных заземлений,
Ом.
Сопротивление заземлений железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими конструкциям, определяется по формуле
,
где
Ом м (суглинок);
площадь, ограниченная периметром здания, м .
В любое время согласно ПУЭ
,
где сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);
расчет
ток замыкания на землю, А (не более 500
А).
Расчетный (емкостной) ток замыкания на землю определяется приближенно
,
где
номинальное
линейное напряжение сети, кВ;
,
длина
кабельных и воздушных электрически
связанных линий, км.
В электроустановках с изолированной нейтралью до 1кВ
(не более 4 Ом).
При мощности источника до 100 кВА – не более 10 Ом.
По
этой же формуле рассчитывают
,
если заземляющее устройство выполняется
общим для сетей до и выше 1 кВ.
При совмещении заземляющих устройств различных напряжений принимается наименьшее из требуемых значений (таблица 18)
Определение грунта
,
где
расчетное
удельное сопротивление грунта, Ом м;
коэффициент
сезонности, учитывающий промерзание и
просыхание грунта,
(климатическая
зона, вид заземлителей), принимается по
таблице 19
Выбор и расчет сопротивления электродов
Выбор электродов – по таблице 21
Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземлителя определяется по формуле
.
Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле
,
где
длина
полосы, м.
ширина
полосы, м; для круглого горизонтального
заземлителя
;
глубина заложения, м.
Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования
;
,
где
и
сопротивление
вертикального и горизонтального
электродов с учетом коэффициентов
использования, Ом;
и
коэффициенты
использования вертикального и
горизонтального электродов, определяется
по таблице 22
(тип
заземляющего устройства, вид заземлителя,
,
),
где
расстояние
между вертикальными заземлителями, м;
длина
вертикального заземлителя, м;
число
вертикальных заземлителей.
Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы
.
Уточнение числа вертикальных электродов
Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:
( при использовании
естественных и искусственных заземлителей);
(при использовании
только искусственных заземлителей);
,
где
уточненное
значение коэффициента использования
вертикальных заземлителей.
Таблица 18 Наибольшее
допустимое значение
для
3-фазных сетей
Напряжение сети, кВ |
Режим нейтрали |
|
Вид ЗУ |
110 и выше |
ЗН |
0,5 |
Заземление |
3…35 |
ИН |
10 |
|
0,66 0,38 0,22 |
ГЗН |
2 4 8 |
Зануление |
0,66 0,38 0,22 |
ИН |
4 |
Заземление |
,
Ом
При удельном
электрическом сопротивлении грунта
более 100 Ом м допускается увеличивать
указанные выше значения в
,
но не более 10 – кратного.
Таблица 19 Коэффициенты
сезонности
Климатическая зона |
Вид заземлителя |
Дополнительные сведения |
|
вертикальный |
горизонтальный |
||
1 |
1,9 |
5,8 |
Глубина заложения вертикальных заземлителей от 0,5…0,7 м. |
2 |
1,7 |
4,0 |
Глубина заложения горизонтальных заземлителей 0,3…0,8 м. |
3 |
1,5 |
2,3 |
|
4 |
1,3 |
1,8 |
|
Таблица 20 Удельное
сопротивление грунта (
)
Грунт |
Торф |
Глина |
Чернозем |
Суглинок |
Каменистая почва |
Супесь |
Песок с галькой |
, Ом м |
20 |
40 |
50 |
100 |
200 |
300 |
800 |
Таблица 21 Рекомендуемые электроды
Вид электрода |
Размеры, мм |
L, м |
t, м |
Стальной уголок |
50х50х5 60х60х6 75х75х8 |
2,5…3 |
0,5…0,7 |
Круглая сталь |
12…16 |
5…6 |
|
Труба стальная |
60 |
2,5 |
|
Полоса стальная |
40х4 |
Расчетная |
|
Пруток стальной |
10…12 |
Таблица 22 Значения коэффициентов использования электродов
|
|
Дополнительные сведения |
|||||
1 |
2 |
3 |
Числитель для контурного ЗУ, а знаменатель – для рядного |
||||
|
|
|
|
|
|
||
4 |
0,69/0,74 |
0,45/0,77 |
0,78/0,83 |
0,55/0,89 |
0,85/0,88 |
0,7/0,92 |
|
6 |
0,62/0,63 |
0,4/0,71 |
0,73/0,77 |
0,48/0,83 |
0,8/0,83 |
0,64/0,88 |
|
10 |
0,55/0,59 |
0,34/0,62 |
0,69/0,75 |
0,4/0,75 |
0,76/0,81 |
0,56/0,82 |
|
20 |
0,47/0,49 |
0,27/0,42 |
0,64/0,68 |
0,32/0,56 |
0,71/0,77 |
0,45/0,68 |
|
30 |
0,43/0,43 |
0,24/0,31 |
0,6/0,65 |
0,3/0,46 |
0,68/0,75 |
0,41/0,58 |
|
АхВ=15х12 м.
кВ
км.
кВ
Ом
м (супесь)
м
Климатический район – 4
Вертикальный
электрод – уголок (75х75),
м
Вид забеляющего устройства (ЗУ) – контурное
Горизонтальный электрод – полоса (40х4 мм).
Требуется:
–определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей;
– показать размещение ЗУ на плане;
– определить фактическое значение сопротивления ЗУ.
1. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода
Ом.
По таблице 2
.
2. Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ
Ом (для ЛЭП ВН);
А;
Требуемое по НН
Ом
на НН.
Принимается
Ом
(наименьшее из двух).
Но так
как
Ом м, то для расчета принимается
Ом.
3. Определяется количество вертикальных электродов:
– без учета экранирования (расчетное)
.
Принимаем
.
– с учетом экранирования
.
Принимаем
.
По
таблице 5
(тип
ЗУ, вид заземлителя,
,
)
=F(контурное,
вертикальное, 2, 10)=0,69.
4. Размещается ЗУ на плане (рисунок 1) и уточняется расстояния, наносятся на план. Так как контурное ЗУ закладывается на расстояние не менее 1м, то длина по периметру закладки равна
м.
Тогда расстояние
между электродами уточняется с учетом
формы объекта. По углам устанавливают
по одному вертикальному электроду, а
оставшиеся – между ними. Для равномерного
распределения электродов окончательно
принимается
,
тогда
м;
м,
где
расстояние
между электродами по ширине объекта,
м;
расстояние
между электродами по длине объекта, м;
количество
электродов по ширине объекта;
количество
электродов по длине объекта.
Рисунок 1 План ЗУ подстанции
Для уточнения принимается среднее значение отношения
Тогда по таблице 5 уточняем коэффициент использования
;
.
5. Определяют уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов
Ом.
По
таблице 2
Ом.
6. Определяем фактическое сопротивление ЗУ
Ом;
Следовательно ЗУ эффективно.