5. Пример расчета

Рассчитать заземление подстанции с трансформатором мощностью 630кВ напряжением 10/0,4 кВ; наибольший ток замыкания на землю на стороне 10кВ-20 А; грунт-глина; климатическая зона-3; дополнительно в качестве естественного заземлителя используется водопровод с сопротивлением 10 Ом. Применяются вертикальные заземлители в один ряд длиной 20 см; материал электродов - круглая сталь диаметром 20 мм.

Для сети напряжением 10 кВ требуется сопротивление заземления

Согласно ПУЭ сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Таким образом R_рас=4 Ом.

Сопротивление искусственного заземлителя с учетом водопроводной трубы

;

Определяется сопротивление растекания одного вертикального заземлителя (l_в=2 м):

Ориентировочное число вертикальных заземлителей при произвольного принятом коэффициенте использования η=0,9 определяем как:

Ориентировочное сопротивление растекания горизонтального заземлителя из стали диаметром 20 мм.

Уточняем сопротивление растекания вертикальных заземлителей: ток однофазного замыкания на землю определим по формуле:

I_з = , А

где: l_к - общая протяженность кабельных линий; l_к = 5 км;

l_в - общая протяженность воздушных линий; l_в = 10 км;

Окончательно принимаем расчетное число заземлителей.

I_з = = 3,2 А.

Сопротивление заземляющего провода на ЛЭП 6 кВ до трансформатора 6/0,4 кВ (индуктивным сопротивлением пренебрегаем):

R_пр1 = l*r₀, Ом,

где: r₀ - активное сопротивление провода заземления А-70; r₀ =0,46 Ом/км;

R_пр1 = 1,3·0,46 = 0,6 Ом

Сопротивление заземляющей жилы кабеля:

R_пр2 = = = 0,37 Ом

Сопротивление заземлителя:

R^'_з = R_з - ∑ R_пр = 4 - (0,6+0,37) =3,03 Ом

Заземлитель выполнен из стальных труб диаметром d_mp = 5,8 см, длиной l_mp = 300 см, соединенных между собой стальным прутом диаметром d_пр =1см; расстояние между трубами L_mp = 600 см.

Трубы и соединительный прут заглублены на h = 50 см от поверхности земли. Грунт имеет удельное сопротивление ρ = 0,4*10⁴ Ом·см; повышающий коэффициент k_max = 1,5.

Сопротивление одного элемента:

R_эл = 0,366* , Ом

где: h^' = +50 = 20 см

R_эл = 0,366 · =13,4 Ом

Ориентировочное число трубчатых электродов без учета коэффициента экранирования:

m_эл· η_эк.эл = = = 5 ед;

где: η_эк.эл - коэффициент экранирования; η_эк.эл = 0,68.

Количество труб с учетом коэффициента экранирования:

m_эл = = = 8 ед

Длина соединительно прута:

l_mp = 1,05· m_эл ·L_mp =1,05·8·6 = 50 Ом

Сопротивление растеканию соединительного прута:

R_пр = 0,366 = 0,366 = 2,64 Ом

Сопротивление заземлителя с учетом коэффициентов экранирования:

R^"_з = = = 1,44 Ом

Сопротивление защитного заземления электроприемника 0,4 кВ - СБШ-270С определяется из условия:

R_з(0,4) = R^"_з+∑ R_пр = 1,44+0,6+0,37 = 2,41 Ом

Сопротивление заземляющего провода до экскаватора равно:

R_пр.эк = 0,46·2,75 = 1,27 Ом

Сопротивление заземляющей жилы кабеля:

R_к = = = 0,92 Ом

Общее сопротивление заземления на стороне 6 кВ:

R_з.эк = R^"_з+ R_пр.эк+ R_к = 1,44+1,27+0,92 = 3,63 Ом

Напряжение прикосновения:

U_пр=k_пр·I_з· R_з.эк = 1·3,2·3,63 = 11,6 В

Расчетное напряжение прикосновения значительно меньше допустимого (U_доп = 36В).

Определим количество электродов для сооружения местного заземления, расположенного около переключательного пункта.

В качестве заземляющих электродов принимаем стальной уголок 60х60 длиной l = 3,5 м.

Эквивалентный диаметр:

D_эл = 0,95*h_уг = 0,95*6 = 5,7 см

Сопротивление отдельного электрода заземлителя:

R_пр = 0,366 = 0,366 = 15 Ом

Сопротивлением заземляющей жилы кабеля можно пренебречь.

Ориентировочное число уголков:

m_эл· η_эк.эл = = = 2 ед

где: η_эк.эл - коэффициент экранирования; η_эк.эл = 0,87.

m_эл = = = 3 ед

Длина соединительной полосы:

L_п = 1,05· m_эл· L_уг = 1,05*3*3,5 = 11 м

В местных заземлителях электроды соединяются между собой полосой, расположенной над поверхностью земли. Определим сопротивление заземлителя, при этом влиянием соединительной полосы можно пренебречь:

R^"_з = , Ом

где: η_эк.эл - коэффициент экранирования; η_эк.эл = 0,8.

R^"_з = = 3,75 Ом

Расчетное сопротивление заземлителя меньше допустимого (R_з.доп = 4 Ом).

U_пр=k_пр·I_з· R^"_з = 1·3,2·3,75 = 12 В

Напряжение прикосновения меньше допустимой величины напряжения