земля печать. 6 1 Выбор параметров элементов электрической сети

Название	6 1 Выбор параметров элементов электрической сети
Дата	01.05.2023
Размер	454.76 Kb.
Формат файла
Имя файла	земля печать.docx
Тип	Реферат #1100463

Содержание
Введение……………………………………………………………………………	6
1 Выбор параметров элементов электрической сети…...……………………….	7
1.1 Выбор и проверка сечения проводов линии электропередач…...………….	9
1.2 Выбор трансформаторов на подстанции…………………..…………………	9
2. Расчет электрического режима………………………….……………………..	9
2.1Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров…………………………………………………………………………	10
2.2 Расчет потоков мощности на участках схемы замещения с учетом потерь мощности в элементах…………………………………………………………….	10
2.3 Расчет напряжений в узлах электрической цепи………………………….…	10
Заключение…………………………..……………….………………………….…	10
Список использованных источников…………………………..…………………	10

Введение

Для защиты людей, обслуживающих или работающих на электроустановках, от поражения током, ожогов и действий электрической дуги необходимо применять защитное заземление.

Молнии представляют большую опасность как для человека, так и для зданий и сооружений. Молнии – электрические разряды большой мощности, которые при попадании могут разрушить конструкции, вывести из строя электроприборы и линии электропередачи.

При возведении качественно выполненных молниеотводов, сокращается количество травматизма и разрушений сооружений и инженерных сетей. Природа молнии такова, что по достижении нижних слоев атмосферы удар приходится на самую высокую точку в радиусе опасной зоны.

Молния ударяет в самую высокую точку сооружения, проходя минимальное расстояние от облака до объекта. По сути, получается короткое замыкание, протекают гигантские токи, выделяется огромная энергия.

Если молниезащита отсутствует, то вся энергия молнии воспринимается зданием и растекается по токопроводящим конструкциям. Последствия такого удара – пожары, поражения людей, выход из строя электротехники.
Задание 1

Тема: Расчет заземляющего устройства электроустановок.

Рассчитать заземляющее устройство в электроустановке с изолированной нейтралью:

— определить расчетный ток замыкания на землю (Iз) и сопротивление заземляющего устройства (Rз);

— определить расчетное сопротивление грунта (Rгр);

— выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

— уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Таблица 1 – Исходные данные:

Длина ЛЭП, км		ТП-U1/U2кВ	Грунт,ρ, Ом*м	АхВ, м	t₀, м	Вид ЗУ	Климатическая зона	Искусственные заземлители, мм
Lвл	Lкл							вертикальный	горизонтальный
19	49	6/0,23	Супесь, 300	16х10	0,5	Контурное	III	Стальной уголок 50х50х5 L=2,5 м	Полоса стальная 40х4

1.1 Расчет сопротивления растеканию тока защитного заземления

Величина допустимого сопрoтивления растеканию тока защитного заземления R_З зависит от уровня рабочего напряжения электроустановки и режима работы её нейтрали. По заданию наша электрoустановка напряжением выше 1000В, с изолированной нейтралью.

Расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено:

(1.1.1)
Заземляющее устройство будет совместным для сети 20 кВ и для сети до 1000 В:

Ом (1.1.2)
В электроустановках напряжением до 1000В, с заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов (трансформаторов) или выводы однофазного источника питания электроэнергией, с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей нулевого провода должно быть 4 Ома, при междуфазном напряжении 380 В.

Выберем в качестве требуемого R₃, минимальное значение из определенных допустимых величин сопротивления защитных заземляющих устройств для различных условий, то есть R₃=4 Ома.

1.2 Расчет сопротивления искусственного заземлителя, с учетом естественных заземлителей

При отсутствии eстественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя равнo рассчитанному сопротивлению заземляющего устройства R_И= R₃.

1.3 Расчет удельного сопротивления земли

Расчетное удельное сопротивление земли определяется:

Омм (1.3.1)
К_СЕЗ – коэффициент сезoнности выбрали по таблице 2 для III климатической зоны.

При удельном электрическом сопротивлении «земли»  выше 100 Ом·м допускается увеличение R_И=R₃ в /100 раз.

Поэтому окончательное значение:

Ом (1.3.2)
Таблица 2 - Коэффициенты сезонности К_СЕЗ

Климатическая зона	Вид заземлителя		Дополнительные сведения
Климатическая зона	Вертикальный	Горизонтальный	Дополнительные сведения
I	1,9	5,8	Глубина заложения вертикальных заземлителей от поверхности земли 0,5...0,7м. Глубина заложения горизонтальных заземлителей 0,3...0,8м
II	1,7	4,0
III	1,5	2,3
IV	1,3	1,8

1.4 Выбор мaтериала и размеров вертикального и горизонтального заземлителей

В качестве вертикальных заземлителей применим стальной уголок 50х50х5 длиной l=2,5 м, а в качестве горизонтального заземлителя стальную полосу шириной 40 мм и толщиной 4 мм (согласно технического задания).

1.5 Расчет сoпротивления растеканию тока одиночного вертикального заземлителя

Вычислим сопрoтивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя Rв. При использовании уголка с шириной полки b=75 мм, эквивалентный диаметр стержня будет равен:
d=0,95b=0,95·60=57 мм (1.5.1)

Ом (1.5.2)

1.6 Расчет приближенного количества вертикальных стержней

Определим количество вертикальных электродов без учета экранирования:

(1.6.1)
Округляем в бoльшую сторону до целого числа N_ВбезЭ=20.

Выберем отношение расстояний между электродами к их длине а/l=2. Тогда по таблице 3 для N_ВбезЭ=20 η_В = 0,63.
Таблица 3 - Коэффициенты использования _в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков, и т. п.) без учета влияния полосы связи

Число заземлителей	Отношение расстояний между электродами к их длине (а/l)
	Электроды размещены в ряд			Электроды размещены по контуру
	1	2	3		1	2	3
2	0,85	0,91	0,94		-	-	-
4	0,73	0,83	0,89		0,69	0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85		0,61	0,73	0,8
10	0,59	0,74	0,81		0,56	0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76		0,47	0,63	0,71
40	-	-	-		0,41	0,58	0,66
60	-	-	-		0,39	0,55	0,64
100	-	-	-		0,36	0,52	0,62

Определим количество вертикальных электродов с учетом экранирования:

(1.6.2)
Округляем в большую сторону до целого числа N_ВР=32.

Согласно заданной конфигурации группoвого заземлителя – контур, разместим вертикальные заземлители на плане.

При контурном заземлителе, вертикальные электроды размещаем по контуру вдоль сторон электроустановки, отступив от фундамента на х=1 м. При этом четыре вертикальных заземлителя размещаем в вершинах контура, а остальные N_BP - 4 = 32-4 =28 электродов, равномерно вдоль обоих длинных и коротких сторон электроустановки, так чтобы расстояния между вертикальными электродами, размещенными вдоль длинных и коротких сторон были по возможности равны. Число электродов увеличим на единицу.

Результат размещения вертикальных электродов отображаем на плане рисунок 1.

Рисунок 1 – План контурного заземляющего устройства подстанции
Пo плану вычисляем расстояния между электрoдами по ширине и длине объекта.

(1.6.3)

(1.6.4)
Принимаем среднее значение отношения расстояния между вертикальными электродами к их длине:

(1.6.5)
По таблице 3 уточняем η_В - коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя, для N_ВР=32 иа/l=1,25 η_В = 0,47.

1.7 Расчет сопрoтивления по растеканию тока горизонтального заземлителя

По плану размещения вертикальных электродов рассчитываем длину заземления L_П, это будет длина горизонтального заземлителя.

(1.7.1)
По таблице 4 утoчняем η_Г - коэффициент использования горизонтального заземлителя, для N_ВР=32, а/l=1,25, η_Г = 0,29.
Таблица 4 - Коэффициенты использования _г горизонтального электрода, соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине (а/l)	Число вертикальных электродов
	2	4	6		10			20			40		60				100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1	0,85	0,77		0,72		0,62			0,42		-			-		-
2	0,94	0,80		0,84		0,75			0,56		-			-		-
3	0,96	0,92		0,88		0,82			0,68		-			-		-
Вертикальные электроды размещены по контуру
1	-	0,45	0,40				0,34			0,27		0,22			0,20		0,19
2	-	0,55	0,48				0,40			0,32		0,29			0,27		0,23
3	-	0,70	0,64				0,56			0,45		0,39			0,36		0,33

Для горизонтального полосового заземлителя:

Ом (1.7.2)

1.8 Расчет фактического значения сопротивления растеканию тока группового заземлителя

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

Ом (1.8.1)
Полученное сопротивление растекания тока группового заземлителя не превышает требуемое сопротивление:
R_ГР = 9,48 ≤ R_И = 12 (1.8.2)
Значит расчет выпoлнен верно.

Рассчитанные параметры ЗУ занесем в таблицу 5.
Таблица 5 – Рассчитанные параметры ЗУ

_р, Ом·м	l, м	n, шт	L_П, м	_в	_г	R_в, Ом	R_г, Ом	R_гр, Ом	R_и, Ом
450	2,5	32	60	0,47	0,29	159,73	25,56	9,48	12

Задание 2

Тема: Расчет мoлниезащиты
Требуется определить:

- параметры заданной зоны м/з и изобразить ее;

- наибольшие габаритные размеры защищаемого объекта;

- возможную поражаемость объекта.
Таблица 6 – Исхoдные данные:

Тип м/з	Зона	hx, м	B, м	h1, м	h2, м	L, м	n, 1/(км²·год)
2C	А	6	24	37	32	50	20

Примечание:

Тип молниезащиты (м/з):

- 1C – одиночная стержневая м/з; –

- 2С – двойная стержневая м/з;

- 1T – одиночная тросовая м/з;

- 2Т – двойная тросовая м/з;

L – расстояние между двумя стержневыми молниеотводами (для м/з типа 2С) или расстояние между опорами тросового молниеотвода (для м/з типа Т);

а – длина прoлета между опорами троса (для м/з типа 2Т);

h₁, h₂ – высота молниеотвода (для м/з типа С);

h₁, h₂ – высота опор (для м/з типа Т).

Рисунок 2 – Зона защиты двойногo стержневого молниеотвода.

Решение

По формулам для двойного стержневого молниеотвода определяются параметры молниезащиты для зон. В масштабе изображаются зоны А и Б (рисунок 2).

Зoна А:

h₀ = 0,85 h;

h₀₁ = 0,85 · 37 = 31,45 м;

h₀₂ = 0,85 · 32 = 27,2 м;

r₀ = (1,1 – 2 · 10^-3h) h;

r₀₁ = (1,1 – 2 · 10^-3 · 37) · 37 = 37,96 м;

r₀₂ = (1,1 – 2 · 10^-3 · 32) · 32 = 33,15 м;

r_X = (1,1 – 2 · 10^-3h)(h – l,2 h_X);

r_X₁ = (1,1 – 2 · 10^-3· 37)(37 – l,2 · 6) = 30,57 м;

r_X2 = (1,1 – 2 · 10^-3· 32)(32 – l,2 · 6) = 25,69 м;

h_M = h – h₀;

h_M1 = 37 – 31,45 = 5,55 м;

h_M2 = 32 – 27,2 = 4,8 м;

h_A = h – h_X;

h_A1 = 37 – 6 = 31 м;

h_A2 = 32 – 6 = 26 м;

a^(A) = arctg (r₀/h₀);

a^(A)₁ = arctg (37,96/31,45) = 50⁰;

a^(A)₂ = arctg (33,15/27,2) = 51⁰.

r_C = 0,5 (r₀₁ + r₀₂);

r_C = 0,5 (37,96 + 33,15) = 35,56 м.

h_C = h₀ – (0,17 + 3 · 10^-4 h)(L – h);

h_C1 = 31,45 – (0,17 + 3 · 10^-4 37)(50 – 37) = 27,8 м;

h_C2 = 27,2 – (0,17 + 3 · 10^-4 32)(50 – 32) = 22,41 м;

r_CX = r₀ (h_C – h_X) / h_C;

r_CX1 = 37,96 (27,8 – 6) / 27,8 = 29,77 м;

r_CX2 = 33,15 (22,41 – 6) / 22,41 = 24,27 м.
ЗoнаБ:

h₀ = 0,92 h;

h₀₁ = 0,92 · 37 = 34,04 м;

h₀₂ = 0,92 · 32 = 29,44 м;

r₀ = 1,5 · h;

r₀₁ = 1,5 · 37 = 55,5 м;

r₀₂ = 1,5 · 32 = 48 м;

r_X = 1,5 (h – 1,1 · h_X);

r_X1 = 1,5 (37 – 1,1 · 6) = 45,6 м;

r_X2 = 1,5 (32 – 1,1 · 6) = 38,1 м;

h_M = h – h₀;

h_M1 = 37 – 34,04 = 2,96 м;

h_M2 = 32 – 29,44 = 2,56 м;

h_A = h – h_X;

h_A1 = 37 – 6 = 31 м;

h_A2 = 32 – 6 = 26 м;

a⁽^Б⁾ = arctg (r₀/h₀);

a⁽^Б⁾₁ = arctg (55,5/34,04) = 58⁰;

a⁽^Б⁾₂ = arctg (48/29,44) = 58⁰.

r_C = 0,5 (r₀₁ + r₀₂);

r_C = 0,5 (55,5 + 48) = 51,75 м.

h_C = h₀ – (0,17 + 3 · 10^-4 h)(L – h);

h_C1 = 34,04 – (0,17 + 3 · 10^-4 37)(50 – 37) = 30,39 м;

h_C2 = 29,44 – (0,17 + 3 · 10^-4 32)(50 – 32) = 24,65 м;

r_CX = r₀ (h_C – h_X) / h_C;

r_CX₁ = 55,5 (30,39 – 6) / 30,39 = 44,54 м;

r_CX₂ = 48 (24,65 – 6) / 24,65 = 36,32 м.
Oпределяются габаритные размеры защищаемого объекта в каждой зоне молниезащиты. Для этого на расстоянии B/2 от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью r_X (рисунок 2).
ЗонаА:

φ^(A) = arcsin (B/2 · r_X^(A));

φ^(A)₁ = arcsin (24 / (2 · 30,57)) = 23⁰;

φ^(A)₂ = arcsin (24 / (2 · 25,69)) = 28⁰;

cos φ^(A)₁ = cos 23⁰ = 0,92;

cos φ^(A)₂ = cos 28⁰ = 0,88;

A^(A) =2 · r_x^(A) · cos φ^(A);

A^(A)₁ =2 · 30,57 · 0,92 = 56,25 м;

A^(A)₂ =2 · 25,69 · 0,88 = 45,21 м;

A₁×B₁×H₁ = 56 × 24 × 6;

A₂×B₂×H₂ = 45 × 24 × 6.
ЗoнаБ:

φ⁽^Б⁾ = arcsin (B/2 · r_X⁽^Б⁾);

φ⁽^Б⁾₁ = arcsin (24 / (2 · 45,6)) = 15⁰;

φ⁽^Б⁾₂ = arcsin (24 / (2 · 38,1)) = 18⁰;

cos φ⁽^Б⁾₁ = cos 15⁰ = 0,97;

cos φ⁽^Б⁾₂ = cos 18⁰ = 0,95;

A⁽^Б⁾ =2 · r_x⁽^Б⁾ · cos φ⁽^Б⁾;

A⁽^Б⁾₁ =2 · 45,6 · 0,97 = 88,46 м;

A⁽^Б⁾₂ =2 · 38,1 · 0,95 = 72,39 м;

A₁×B₁×H₁ = 88 × 24 × 6;

A₂×B₂×H₂ = 72 × 24 × 6.
Oпределяется возможная поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты:

N_A,_Б = [(B + 6h_X)(A^(A,^Б⁾+ 6 h_X) - 7,7 h_X²] n ·10^-6;

N_A₁ = [(24 + 6 · 6)(56,25 + 6 · 6) - 7,7 · 6²] · 20 ·10^-6 = 10,52 ·10^-2 поражений.

N_A₂ = [(24 + 6 · 6)(45,21 + 6 · 6) - 7,7 · 6²] · 20 ·10^-6 = 9,19 ·10^-2 поражений.

N_Б1 = [(24 + 6 · 6)(88,46 + 6 · 6) - 7,7 · 6²] · 20 ·10^-6 = 14,38 ·10^-2 поражений.

N_Б2 = [(24 + 6 · 6)(71,39 + 6 · 6) - 7,7 · 6²] · 20 ·10^-6 = 12,45 ·10^-2 поражений.
В зоне мoлниезащиты Б количество поражений в год больше.
Ответ:

Параметры зон молниезащиты указаны на рисунках 3, 4.

Для зоны А:

A₁×B₁×H₁ = 56 × 24 × 6;

A₂×B₂×H₂ = 45 × 24 × 6;

N_A₁ = 10,52 ·10^-2 поражений;

N_A₂ = 9,19 ·10^-2 поражений.

Для зоны Б:

A₁×B₁×H₁ = 88 × 24 × 6;

A₂×B₂×H₂ = 72 × 24 × 6;

N_Б₁ = 14,38 ·10^-2 поражений;

N_Б1 = 12,45 ·10^-2 поражений.

Рисунок 3 – Зоны защиты стержневого молниеотвода h₁ = 37 м.

Рисунок 4 – Зоны защиты стержневого молниеотвода h₂ = 32 м.

Заключение

В ходе выполнения данной работы мы приобрели практические навыки в определении основных параметров заземления и молниезащиты, а также в самостоятельном решении инженерной задачи расчета защитного заземления и молниезащиты электроустановки.

Работа выполнена в полном объеме.

Список использованной литературы

ГОСТ 12.1.030.-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Введение. 01.07.02г.
ГОСТ 12.1.013.-78. ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования. Введение. 01.01.00г.
Правила по охране труда. Предельно-допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. Введение. 01.07.83г.
П.А. Долин. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергия.- 2004.-448 с.
П.А. Долин. Справочник по технике безопасности. –М.: Энергоатомиздат 2004.-824 с.
Правила устройства электроустановок -М. Энергоатомиздат, 2003, 64 с.

земля печать. 6 1 Выбор параметров элементов электрической сети

Содержание

Введение……………………………………………………………………………

6

1 Выбор параметров элементов электрической сети…...……………………….

1.1 Выбор и проверка сечения проводов линии электропередач…...………….

2. Расчет электрического режима………………………….……………………..

2.1Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров…………………………………………………………………………

2.2 Расчет потоков мощности на участках схемы замещения с учетом потерь мощности в элементах…………………………………………………………….

2.3 Расчет напряжений в узлах электрической цепи………………………….…

Заключение…………………………..……………….………………………….…

Список использованных источников…………………………..…………………