Решение. Проводим расчет заземляющего устройства в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению заземлителя растеканию тока

Проводим расчет заземляющего устройства в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению заземлителя растеканию тока [27].

Заземляющее устройство предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 5 м, диаметром d = 12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода - стальной полосы длиной L_г = 50 м, сечением 4 х 40 мм, уложенной в землюна глубине t₀ = 0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления грунта, полученные в результате измерений и расчета, равны:

- для вертикального электрода длиной 5 м r _рв = 120 Ом∙м;

- для горизонтального электрода сечением 4х40 мм r _рг = 176 Ом∙м.

Ток замыкания на землю неизвестен (сеть работает в нормальном режиме), поэтому определяем ток утечки с подходящей линии. По известной протяженность подходящих линий 6 кВ - кабельных l_кл = 70 км, воздушных l_вл = 65 км определяем расчетный ток утечки на землю:

Требуемое сопротивление растеканию заземляющего устройства, которое принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ (приложение А, таблица А1):

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя:

 

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м вокруг здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем на расстоянии а = 5 м один от другого.

Из предварительной схемы следует, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода L_г = 50 м, а количество вертикальных электродов n = L_г /а = 50/5 = 10шт. (рисунок 1а).

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета.

Определяем расчетное сопротивление растеканию вертикального электрода:

где d = 12 мм = 0,012 м - диаметр электрода,

t = t₀+0,5* l_в= 0,8+0,5*5=3,3 м.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтального электрода:

,

где В - ширина полки уголка, В = 40 мм = 0,04 м,

t - глубина заложения электрода, t = t₀ = 0,8 м.

Определяем коэффициенты использования электродов заземлителя для принятого нами контурного заземлителя при отношении а/ l_в = 5/5=1 и n=10шт. по таблице А3 приложения: = 0,56 - коэффициент использования вертикальных электродов, = 0,34 - коэффициент использования горизонтального электрода.

Находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя:

 

 

а) предварительная (n = 10 шт., а = 5 м., L_Г = 50 м);

б) окончательная (n = 13 шт., а = 5 м., L_Г = 70 м)

Рисунок 1 - Схемы контурных искусственных заземлителей подстанции

 

Это сопротивление R = 3,9 Ом больше, чем требуемое Rи = 3,6 Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов до n = 13 шт.

Затем для прежнего отношения а/ l_в = 1 и вновь принятого количества вертикальных электродов n = 13 шт. по таблице А3 приложения находим новые значения коэффициентов использования электродов заземлителя: вертикальных = 0,53 и горизонтального = 0,32.

Находим новое значение сопротивления растеканию тока группового заземлителя:

Это сопротивление R = 3,32 Ом меньше требуемого R_и = 3,6 Ом, но так как разница между ними невелика R_и – R = 0,28 Ом и она повышает условия безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, окончательная схема контурного группового заземлителя состоит из 13 вертикальных стержневых электродов длиной 5 м диаметром 12 мм с расстоянием между ними равным 5 м и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 70 м сечением 4 х 40 мм, заглубленных в землю на 0,8 м (рисунок 1б).

Вопросы для защиты работы

1 Определение нейтрали трансформатора.

2 Режимы работы нейтрали в электрических сетях.

3 Нормированные сопротивления КЗЗ.

4 Виды и величины пороговых токов.

5 Алгоритм метода «коэффициентов использования» для расчета КЗЗ.

6 Факторы, определяющие сопротивление КЗЗ.