Задача №2.

Провести расчёт защитного заземления методом наведённых потенциалов по допустимому сопротивлению для подстанции 220/35 кВ, ток замыкания на землю I₃ = 4000 А.

Дано:

S_П = 2300 м² - площадь подстанции;

ρ_гр = 88 (Ом/м) - удельное сопротивление грунта;

ρ₁ = 48 (Ом/м) - --"-- верхнего слоя;

ρ₂ = 2,1 (Ом/м) - --"-- нижнего слоя ;

а = 2,1 м - толщина верхнего слоя грунта;

l_В = 5,2 м. – длина вертикальных электродов диаметром d := 0,012 м;

t_В = 0,8 м. - глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электрода;

R_e = 4,0 Ом - сопротивление естественных заземлителей.

Решение:

1. Согласно ПУЭ сопротивление заземлений растеканию тока не более R₃ := 0,5 Ом.

2. Требуемое сопротивление искусственного заземлителя:

R_И = = 0,57 Ом.

Принимаем контурный тип заземлителя, в виде сетки из горизонтальных заземлителей и вертикальных заземлителей.

Принимаем расстояние между вертикальными электродами а = 2,5 м, тогда количество вертикальных заземлителей:

n = = 91,3.

принимаем n = 92 шт.

Суммарная длина вертикальных электродов:

L_В = n · l_B = 92 · 5,2 = 478,4 м.

6. Принимаем длину стороны ячейки b = 2,5 м, при этом количество ячеек на одной стороне модели:

m = = 19,2.

принимаем m = 20 шт.

7. Суммарная длина горизонтального заземлителя:

L_Г = 2 · (m + 1) · = 2 · (20 + 1) · = 2014 м.

8. Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

tотн = = 0,125.

Относительная длина части электрода находящаяся в верхнем слое земли:

lотн = = 0,25.

10. Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта:

ρЭ = ρ2 · , где k - показатель степени;

т.к. 0,1 ≤ ≤ 10, то:

k = 0,43 · (lОТН + 0,272 · ln ) = 0,43 · (0,24 + 0,272 · ln ) = 0,042.

ρЭ = 2,1 · = 2,39 (Ом·м).

11. Вычисляем искомое расчетное сопротивление искусственного заземлителя:

R = А · ,

где А - коэффициент, значение которого при tотн = 0,125 равно:

А = 0,385 – 0,25 · t_ОTН = 0,385 – 0,25 · 0,125 = 0,354.

R = 0,354 · = 0,0186 Ом.

Это значение меньше требуемого сопротивления искусственного заземлителя (R_И = 0,75 Ом).

12. Общее сопротивление заземлителя с учетом сопротивления естественного заземлителя:

R3 = = 0,0185 Ом.

13. Определим потенциал заземляющего устройства в аварийный период:

Ф_зу = I₃ · R₃ = 4000 · 0,0185 = 74,0 В.

Вывод: согласно п.1.7.50. ПУЭ напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должно превышать 10 кВ, следовательно, полученный потенциал заземляющего устройства допустим.

Задача №3

Определить силу тока, протекающего через тело человека, при прикосновении его к одному оголённому проводу трёхфазной сети:

а) с заземлённой нейтралью;

б) с изолированной нейтралью.

Дано:

U_h = 0,38 kB;

R_чел = 0,8 кОм;

R_пола = 2,5 кОм;

R_{изоляции} = 400 кОм;

R_обуви = 0,7 кОм.

Решение:

Сила тока прошедшего через человека при однофазном включении в сеть с глухозаземленной нейтралью:

I_чел = = 0,0548 А =

= 54,8 мА.

Сила тока прошедшего через человека при однофазном включения в сеть с изолированной нейтралью:

I_чел =

= = 0,0016 А = 1,6 мА.

В сети с заземлённой нейтралью хорошая изоляция проводов практически не играет роли (в нашем случае I_чел = 54,8 мA, что неопасно для человека), а в сети с изолированной нейтралью условия безопасности находятся в прямой зависимости не только от сопротивления пола и обуви, но и от сопротивления изоляции проводов относительно земли: чем лучше изоляция, тем меньше ток, протекающий через человека (в нашем случае I_чел = 1,6 мА, что не опасно для человека). Сопротивление обуви в задаче определяет безопасность человека.

Поэтому однофазное включение человека в сеть с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с глухозаземлённой нейтралью.