Расчет заземляющего устройства подстанции

В соответствии с ПУЭ [1, гл. 1.7] заземляющее устройство электроустановок напряжением выше 1 кВ в сети с эффективно заземленной нейтралью должно иметь в любое время года сопротивление R_З не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей.

Сопротивление заземляющего устройства R_З электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей, должно соответствовать условию

R_З £ U_ПР/I,

где U_ПР - напряжение прикосновения; принимается равным 50 В;

I - полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом.

Необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественного заземлителя, включенного параллельно, определяется из выражения:

где R_И - сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_e - сопротивление естественного заземлителя, Ом.

Так как естественный заземлитель отсутствует, примем R_И = R_З = 0,5 Ом.

Определим расчетные удельные сопротивления грунта для вертикальных r_Р,В и горизонтальных r_Р,Г заземлителей, Ом×м

r_Р,В = К_П,В ×r_Р,УД = 1,45×20 = 29 Ом×м;

r_Р,Г = К_П,Г ×r_Р,УД. = 3,5×20 = 70 Ом×м,

где r_Р,УД - средние удельные сопротивления грунтов, рекомендуемые для предварительных расчетов, Ом×м;

К_П,В, К_П,Г - значение повышающего коэффициента КП для различных климатических зон;

Определим сопротивление растеканию (сопротивление, которое оказывает току грунт) одного вертикального электрода R_В,О, Ом

где r _Р,В - расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей, Ом×м;

t – расстояние между электродами, м;

l; d - длина и диаметр электрода, м.

Примем l = 2 м, d = 0,016 м, t = 1,7 м согласно наименьшим размерам заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле [1, таблица 1.7.4].

Выражение соответствует электроду из круглой стали; верхний конец ниже уровня земли, l > d (см. рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Вертикальный заземлитель

Ориентировочное число вертикальных электродов N при предварительно принятом коэффициенте использования К_И,В определяется:

где К_ИВ - коэффициент использования вертикальных заземлителей;

Определим расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов R_Р,Г,Э по формуле

где R_Г,Э - сопротивление растеканию горизонтальных электродов, Ом;

К_И,Г,Э - коэффициент использования горизонтальных электродов;]

где b - ширина полосы, м; если заземлитель круглый диаметром d, то b = 2d.

;

Выражение соответствует протяженному электроду из полосовой стали, расположенному ниже уровня земли; l/2t ³ 2,5 (см. рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Горизонтальный заземлитель

Уточним необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов

Определим число вертикальных электродов с учетом уточненного коэффициента использования К_И,В,У по формуле

Принимаем окончательное число вертикальных электродов N = 71.