Цель расчета защитного заземления

Основной целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.

Сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня):

где – ρ_экв - эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м; L – длина стержня, м; d – его диаметр, мм; Т – расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

В случае установки заземляющего устройства в неоднородный грунт (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:

где – Ψ - сезонный климатический коэффициент (таблица 2); ρ₁, ρ₂ – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м (таблица 1); Н – толщина верхнего слоя грунта, м; t - заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

Монтаж и установку заземления необходимо производить таким образом, чтобы заземляющий стержень пронизывал верхний слой грунта полностью и частично нижний.

Количество стержней заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле:

Rн - нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, определяется исходя из правил ПТЭЭП (Таблица 3).

Как видно из таблицы нормируемое сопротивления для нашего случая должно быть не больше 30 Ом. Поэтому Rн принимается равным Rн = 30 Ом.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

L_г, b – длина и ширина заземлителя; Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя; η_г – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 4).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

- в ряд; - по контуру.

а – расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

η_в – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица 4).

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего.

Расчеты

Р_экв=(1,5*330*140*5)/(330*(5-2+0,7)+140*(2-0,7))=246,97 Ом*м

R_o=(246,97/(2*3.14*5))*(ln(2*5/0,014)+0.5ln((4*3.2+5)/4*3.2-5)))=54,9 м

T=(5/2)+0.7=3.2

n₀=(54,9*1.5)/0.5=164,6

B=1.1*d=1.1*14=15,4 мм²=15,4*10^-3 м

n_г=0,54

t=0.5

L_r=a*( n₀-1)=5*(164,6-1)=818,2 м

R_r=0,366*((246,97*1,5)/(818,2*0,54))*lg((2*818,2²)/15,4*10^-3*0,7)))=2,5 м

R_в=(2,5*0.5)/(2,5-0.5)=0.58=0,5

0.5 ≤0.5

Рисунок 10.1 Контур заземления

Расчет молниезащиты

Защиту от прямых ударов молний производится стержневыми молниеотводами. Высота защитного сооружения h_x=15м.

Размеры подстанции м. Для данной подстанции будем использовать железобетонные стойки типа СК-26, на вершине закреплена металлическая стойка высотой 3 метра. Высота молниеотводов h=30м. Молниеотвод состоит следующих элементов:

-молниеприемника, непосредственно принимающего удар молнии;

-несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемников;

- токоотвода, обеспечивающего вывод тока молнии в землю.

Зона защиты 5- и стержневых молниеотводов ( ), м определяем попарно по следующей формуле:

,

м

где h – полная высота молниеотвода

- высота защищаемых объектов

Зона защиты охватывает все оборудования подстанций.

Радиус зоны защиты на уровне земли:

,

а) м

м

м

б) м

м

м

,

Рисунок 11.1 Контур молниезащиты

Определим полную высоту зоны защиты:

,

Необходимым условием защищенности всей площади подстанции на высоте является:

м

м

Из данного расчета можно увидеть, что для устройства молниезащиты необходимо установить четыре стержневых молниеотвода высотой 20 м.

Заключение

В результате курсового проектирования была спроектирована районная понизительная подстанция для электроснабжения потребителей электрической энергии напряжением 110/35/10 кВ.

Спроектированная подстанция позволяет:

- бесперебойно снабжать электроэнергией потребителей I,II,III категории. Для этого были рассмотрены и выбраны различные устройства релейной защиты и автоматики;

- измерять и учитывать протекающую через нее электрическую энергию;

- устройства автоматического регулирования напряжения (РПН), установленные в силовых трансформаторах, позволяют без выключения трансформаторов изменять напряжение в заданных пределах;

- установки комплектных распределительных устройств наружной установки (КРУН) позволяют не только «легко» управлять подстанцией, но и затраты на сооружение такой подстанции существенно меньше, нежели при сооружении открытых устройств;

Список использованной литературы

1) Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. – М. Энергоатомиздат, 1989 г

2) Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – М. Энергоатомиздат, 1987 г.

3) Крючков И.П, Кувшинский Н.Н, Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций //Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования.- М:Энергия, 1978.

4) Правила устройства электроустановок /Минэнерго. – 6-е изд., перераб. и доп. –М.: Главгосэнергонадзор,1998. – 608 с.

5) Электрическая часть станций и подстанций. /Под ред. А.А. Васильева. – М. Энергоатомиздат, 1990 г.

6) Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей. /Под. Ред. В.М. Блок. – М. Высш. школа, 1981 г.

7) ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам.