1 задача. Задача 2 Защитное заземление

• Название: Задача 2 Защитное заземление
• Дата: 14.11.2020
• Размер: 31.43 Kb.
• Имя файла: 1 задача.docx
• Тип: Задача; #150549

Задача 2

«Защитное заземление»

Провести расчет защитного заземления методом наведенных потенциалов по допустимому сопротивлению для подстанции 220/35 кВ, ток замыкания на землю 4000 А.

Таблица

Исходные данные

Вариант	Площадь подстанции, м2	Удельное сопротивление, Ом/м				Толщина верхнего слоя грунта, м		Длина вертикальных электродов диаметров 12 мм, м		Сопротивление естественных заземлителей, Ом
		Верхнего слоя	Нижнего слоя	грунта
2	2600	90	40	2,0	2,0		5,4		1,8

В качестве естественного заземлителя будет использоваться система трос-опоры двух подходящих к подстанции ЛЭП на металлических опорах с длиной пролета l = 250 м. Каждая линия имеет один стальной грозозащитный трос сечением s = 50 мм². Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 х 40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной lв = 2,5 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов в земле t = 0,8 м.

Сопротивление заземления опор воздушных линий для выбранного типа грунта не должно превышать 10 Ом. Принимаем r_оп = 10 Ом.

Решение

1. 
   Сопротивление заземлителя растеканию тока R_з согласно требованиям ПУЭ не должно быть больше 0,5 Ом:
   

R_з ≤ 0,5 Ом;

Исходя из этого требуемое сопротивление искусственного заземлителя для двух линий R_е определяем по формулам:

,

где

– расчетное, то есть наибольшее (с учетом сезонных колебаний), сопротивление заземления одной опоры, Ом;

– активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом;

– число тросов на опоре.

, мм², при длине пролета l м, активное сопротивление, Ом,

,

Общая формула будет иметь вид:



Ом

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя получим из следующей формулы (с учетом того, что = 0,5 Ом и = 0,968 Ом):



– сопротивление растеканию естественного заземлителя, Ом.

2. 
   Составляем предварительную схему заземлителя, приняв контурный (распределенный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной = 2,5 м) электродов. При этом вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя.
   

По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов:

L = 580 м

n = 20 шт.
3. Составляем расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 2600 м². Длина одной стороны ее будет = 50 м;

4. Количество вертикальных электродов n = 20 при L_г = 580 м;

5. Количество ячеек по одной стороне модели согласно формуле:




принимаем m = 6;
6. Уточняется суммарная длина горизонтальных электродов:




7. Длину стороны ячейки рассчитываем по формуле:




8. Расстояние между вертикальными электродами рассчитываем по формуле:




9. Суммарная длина вертикальных электродов определяется по формуле:




10. Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов рассчитывается по формуле:



где

– глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электрода, м;

– длина вертикального электрода, м;

– площадь, занимаемая заземлителем, м²


11. Относительная длина:



– глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электрода, м.

h₁ – толщина верхнего слоя земли;

=0,22 м
12. Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта определяем по формуле:

Предварительно находим значения и k


поскольку 1 < < 10, значение k находим по формуле:

)

– длина вертикального электрода, м;

– относительная длина верхней части вертикального электрода, то есть части, находящейся в верхнем слое земли, м;

) = 0.207

Определяем расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта по формуле:



где

и удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли соответственно, Ом*м

k – показатель степени



13. Вычисляем расчетное сопротивление R рассматриваемого искусственного заземлителя по формуле:



Предварительно находим коэффициент А по следующей формуле:

Поскольку 0,1 < t_отн < 0,5, то А = 0,385 – 0,25 t_отн

А = 0,385 – 0,25 * 0,22 = 0,33;

Тогда расчетное сопротивление искусственного заземлителя:



Это значение R практически совпадает с требующимся сопротивлением искусственного заземлителя (0,75 Ом); некоторая разница допустима, тем более что в данном случае она повышает условия безопасности.

14. Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя) с учетом R_зе = 1,5 Ом рассчитывается по формуле:





15. R_з.общ = 0,27 < R_з.доп = 0,5  условие выполнено;

16. Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период:

_з = I_з  R_зу.

_з = 4000 * 0,27 = 1080 В;

где I_з – ток замыкания на землю, а R_зу R_з

Этот потенциал допустим, поскольку он меньше _з.доп = 20000 В.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4*40 мм общей длиной не менее 700 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 20 шт. диаметром 12 мм, длиной по 2,5 м, размещенных по периметру заземлителя по возможности равномерно, то есть на одинаковом расстоянии один от другого; глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При этих условиях сопротивление R_и искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 1,034 Ом, а сопротивление заземлителя подстанции в целом R₃, то есть общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей будет 0,27 О, не более 0,5 Ом.